Haushaltgerät mit Energiemanagement
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein Haushaltgerät zum Betreiben von zwei Haushaltgeräten gemäß den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 6.
In den letzten Jahren hat die Elektrifizierung der Haushalte weiter deutlich zugenommen. Dabei haben sich auch die Anschlußwerte der Haushaltgeräte weiter erhöht. Die Erhöhung der Anschlußwerte - also die Leistung der Geräte - ist auch darauf zurückzuführen, daß eine höhere Leistung die erforderliche Arbeitszeit mit dem Haushaltgerät reduziert. Mit anderen Worten: Wenn beispielsweise ein Bügeleisen eine höhere Leistung hat, so ist die Bügelzeit dadurch kürzer.
Teilweise sind Haushaltgeräte mit einer Gerätesteckdose ausgestattet, so daß dort wiederum ein Haushaltgerät eingesteckt werden kann. Aus der Praxis sind z.B. Elektroherde als Haushaltgeräte mit Gerätesteckdose bekannt. In diesen Gerätesteckdosen wird dann bei Bedarf evtl. ein Handrührgerät eingesteckt.
Ist das Haushaltgerät jedoch ein Haushaltgerät wie beispielsweise eine Vorrichtung zum Glätten von Hemden bzw. eine Bügelpuppe, das einen Anschlußwert von größer oder gleich 10 Ampere aufweist, und in dieser befindet sich eine Gerätesteckdose, so kann es beim Einstecken eines weiteren Verbrauchers - beispielsweise eines Bügeleisens mit einem Anschlußwert von bis zu 9 Ampere - zu einer Überlastung des Stromkreises kommen. Wenn Stromkreise im Haushaltsbereich beispielsweise mit 16 Ampere abgesichert sind, kommt es dann entweder zum Durchbrennen der Schmelzsicherung oder zum Herausspringen des Sicherungsautomaten. Weisen diese Sicherungen zudem ein sogenanntes flinkes Ansprech-Verhalten auf, so kann der Benutzer selbst durch rasches Herausziehen des zweiten Verbrauchers aus der Gerätesteckdose, das Ansprechen der Strom kreissiche- rung nicht mehr verhindern.
Erschwerend kommt beim Einstecken eines Bügeleisens in eine mögliche Gerätesteckdose einer Bügelpuppe noch hinzu, daß bei einem kalten Bügeleisen der eingebaute, schaltende
Temperatur-Regler immer geschlossen ist und dadurch beim Einstecken des Bügeleisens sofort beim Bügeleisen die volle Stromaufnahme erfolgt.
Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und ein Haushaltgerät zu finden, welches das Anschließen eines zweiten Haushaltgerätes in eine Gerätesteckdose des ersten Haushaltgerätes ermöglicht, ohne daß es zur Überlastung des Stromkreises kommt
Die Aufgabe wird durch die Merkmale der kennzeichnenden Teile der Ansprüche 1 und 6 gelöst.
Ein ersten Haushaltgerät, welches direkt oder indirekt (z.B. über ein Verlängerungskabel) mit einem elektrischen Wandanschluß verbunden ist, eine eigene hohe Stromaufnahme aufweist und über eine hoch belastbare Gerätesteckdose für ein zweites Haushaltgerät verfügen soll, wird erst dadurch realisierbar, wenn erfindungsgemäß die Stromaufnahme in dem ersten Haushaltgerät geregelt wird, weil dort sich die Strompfade für die einzelnen Haushaltgeräte verzweigen und damit die Strompfade separat sowohl meß- als auch regelbar sind. Da im allgemeinen nicht beide Haushaltgeräte während ihrer Benutzung ständig den gleich hohen Strom ziehen, kann z.B. jeweils in den Zeiten geringerer Stromaufnahme des einen Gerätes, das andere Gerät ohne Reduzierung seiner Stromaufnahme arbeiten. In dem hier verwendeten Begriff "regeln" soll auch das schaltende Regeln eingeschlossen sein.
Im Rahmen der Erfindung können beispielsweise als erstes Haushaltgerät auch ein Elektroherd (dieser weist - besonders wenn er einphasig angeschlossen ist - eine hohe Stromaufnahme je Stromleiter auf) und als zweites Haushaltgerät auch ein Staubsauger (eben- falls hohe Stromaufnahme) verstanden werden.
Ist beispielsweise das erste Haushaltgerät das Gerät mit der höheren Stromaufnahme, so ist es vorteilhaft, wenn gerade dieses geregelt wird. Wird nun diese Stromaufnahme geregelt, so wirkt sich die Stromreduzierung absolut stärker auf die Gesamt-Stromaufnahme aus. Dennoch kann dann aber das erste Haushaltgerät noch mit einer genügenden Leistung arbeiten. Das zweite Haushaltgerät - beispielsweise ein Bügeleisen - kann einen intermittierenden Betrieb haben. Dadurch wäre bei einer Regelung der Strom-Aufnahme des ersten Haushaltgerätes, dieses nur geringfügig - und dieses auch nur in den Zeiten der
Strom-Aufnahme des zweiten Haushaltgerätes - ebenfalls intermittierend, in seiner Leistung eingeschränkt.
Weiterhin kann es vorteilhaft sein, wenn nur das zweite Haushaltgerät in seiner Strom- Aufnahme geregelt wird. Dieses ist dann gegeben, wenn der Spitzenwert der Strom- Aufnahme für das erste Gerät unverzichtbar ist, weil beispielsweise bestimmte Arbeitsvorgänge nur so zufriedenstellend bewerkstelligt werden können.
Ferner kann es vorteilhaft sein, wenn die Stromaufnahme für beide Haushaltgeräte geregelt wird. Damit ist zwar für beide Haushaltgeräte eine punktuelle Reduzierung der Stromauf- nähme verbunden, jedoch ist diese dann für beide Haushaltgeräte nicht in einem so ausgeprägten Maß erforderlich, als wenn nur eines der Haushaltgeräte geregelt wird.
Ein Haushaltgerät, welches zu einem derartigen Energiemanagement - in Verbindung mit einem zweiten Haushaltgerät - in der Lage sein soll, benötigt eine Strom-Regeleinheit. Die- se Strom-Regeleinheit weist vorteilhafterweise einen Stromsensor bzw. in Gestalt eines Shuntwiderstands auf und ist dann sinnvollerweise in dem ersten Haushaltgerät angeordnet ein, denn hier können sich die Strompfade für die Haushaltgeräte bereits verzweigen. Für das zweite Haushaltgerät bedarf es dann lediglich nur noch des zugehörigen Anschlußkabels, um die gewünschte Leistung diesem Gerät zuzuführen. Der Wandanschluß kann da- bei eine Gerätesteckdose oder ein Klemmenkasten sein.
Es soll in diesem Zusammenhang auch darauf hingewiesen werden, daß prinzipiell auch ein Energiemanagement außerhalb von Haushaltgeräten technisch möglich wäre. Dieses läßt sich realisieren, indem beide Haushaltgeräte aus einem Wandanschluß ihren Strom beziehen. Wenn nun zu jedem Anschlußkabel der Haushaltgeräte eine Meßleitung besteht, die jeweils beispielsweise in einer Strom-Meßzange endet, so hätte die externe Strom- Regeleinheit eine Information über die aktuellen Stromaufnahmen. Damit nun aber die Stromaufnahmen beeinflußt werden können, müßten wiederum Steuerleitungen zu den Haushaltgeräten führen. Da bei dieser Lösung aber eine Verwechslungsgefahr für die Meß- und Steuerleitungen besteht und da die externe Strom-Regeleinheit auch über eine Stromversorgung verfügen müßte, ist diese Lösung nicht in einfacher Weise praktikabel. Aus diesen Überlegungen resultiert aber auch, daß die Anordnung der Strom-Regeleinheit in dem ersten Haushaltgerät besonders vorteilhaft ist. Wenn nämlich zwei Haushaltgeräte eine
"Kette" bilden (Wandanschluß, erstes Haushaltgerät, zweites Haushaltgerät), aber nur in einem Haushaltgerät eine Gerätesteckdose vorhanden ist, so ist hiermit schon die Hierarchie und die Anordnung der Geräte verwechslungsfrei festgelegt. Außerdem werden bei der erfindungsgemäßen Anordnung externe Meß-, Steuer-, Versorgungsleitungen und ein separates Gehäuse eingespart.
Vorteilhaft ist in diesem Zusammenhang auch, wenn das erste Haushaltgerät über einen Vorrangschalter verfügt. Dadurch kann dann das Haushaltgerät angewählt werden, welches in seiner Stromaufnahme beeinflußt bzw. auch nicht beeinflußt werden soll. In einer dritten Stellung des Vorrangschalters können aber auch beide Haushaltgeräte angespro- chen werden.
In einer Strom-Regeleinheit ist mindestens ein Regelelement angeordnet. Dieses Regelelement kann mittels verschiedener Mechanismen bzw. Bauteile das Regeln bewerkstelligen. Zum einen kann der zu regelnde Strom über einen thermisch reagierenden Leiter ge- leitet werden. Ist dieser Leiter z.B. als Bimetallstreifen ausgebildet, so wird dieser bei entsprechender Strombelastung sich verbiegen und kann so beispielsweise einen Kontakt öffnen. Ist dagegen das Regelelement als Spule ausgebildet, so wird bei einem entsprechenden Strom eine Kraft erzeugt, die ebenfalls einen Kontakt öffnen kann.
Vorteilhaft ist, wenn ein Regelelement als Thyristor- oder Triac-Schaltung aufgebaut ist, weil so keine bewegten und damit keine verschleißende Bauteile vorhanden sind. Jedoch ist es auch möglich, ein Relais einzusetzen.
Die Regelung der Stromaufnahme eines Haushaltgeräts kann beispielsweise durch Pha- senanschnittsteuerung oder durch Taktung erreicht werden, wobei im Fall einer Taktung vorteilhafterweise immer im Nulldurchgang geschaltet wird.
Im Rahmen der Erfindung kann ein Regelelement aber auch so ausgebildet sein, daß ein einziges Regelelement beide Haushaltgeräte in ihrer Stromaufnahme regelt.
Nachfolgend soll nun die Erfindung anhand der Figuren näher erläutert werden. Es zeigen: Fig. 1 eine Ansicht der räumlichen Anordnung des ersten und des zweiten Haushaltgerätes;
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Strom-Regeleinheit.
In der Figur 1 ist ein erstes Haushaltgerät 1 - in diesem Fall eine Bügelpuppe 3 - mittels eines Anschlußkabels 13 elektrisch mit einem Wandanschluß 11 verbunden. Die Bügelpuppe 3 besteht äußerlich im wesentlichen aus einem Sockel 5 und einem Blähsack 10. An dem Blähsack 10 können ein Hals-Formteil 8 und Ärmel-Formteile 9 angeformt sein. Erfindungsgemäß sind in der Bügelpuppe 3 eine Strom-Regeleinheit 7 und eine Gerätesteckdose 12 angeordnet. Die Gerätesteckdose 12 und die Strom-Regeleinheit 7 sind vorteilhafterweise im Sockel 5 der Bügelpuppe 3 angeordnet, da so die Standfestigkeit erhöht wird und weil hier - im Gegensatz zum Blähsack 10 - genügend feste Strukturen vorhanden sind, um diese Einbauten zu befestigen.
Ein zweites Haushaltgerät 2 - hier ein Bügeleisen 4 - ist elektrisch mittels eines weiteren Anschlußkabels 13 mit der Gerätesteckdose 12 des ersten Haushaltgerätes 1 verbunden. Ein Vorrangschalter 6, der bei diesem Ausführungsbeispiel in der Nähe der Strom- Regeleinheit 7 angeordnet und auch elektrisch verbunden ist, erlaubt die Wahl, welches Haushaltgerät 1 , 2 im Betrieb vorrangig mit Strom versorgt werden soll. Der Vorrangschalter kann aber auch mittels eines längeren Kabels mit der Strom-Regeleinheit 7 verbunden sein, so daß beispielsweise von einem Bügeltisch (hier nicht dargestellt) oder von einer bequemen Position aus, der Vorrang für eines der Haushaltgeräte 1 , 2 gewählt werden kann. Insbesondere kann das Vorrangverhalten bei der Bügelpuppe auch für eine Bedienperson unveränderbar festgelegt sein.
Um die weitere Verschaltung der Strom-Regeleinheit 7 verdeutlichen zu können, muß man sich der Figur 2 zuwenden. Links im Bild sind die Leitungen 17 zum Wandanschluß 11 zu sehen. Außerhalb des ersten Haushaltgerätes 1 sind diese Leitungen 17 in dem Anschlußkabel 13 (links) zusammengefaßt. Die Leitungen 17 verzweigen vor den Regel-elementen 19, 20, um diese Regelelemente getrennt zu durchlaufen. Am Ausgang des Regelelementes 19 (hier rechts) werden beispielsweise Leitungen 15 zum Lüfter zum Aufblähen des Blähsacks 10 oder Leitungen 16 zur Heizung für den Luftstrom zum Aufblähen des Bläh- körpers 10 oder Leitungen zu einem Wärmespeicher ebenfalls zur Erwärmung des Luftstroms zum Aufblähen der Bügelpuppe 3 weitergeführt. Am Ausgang des Regelelementes 20 (hier ebenfalls rechts) sind Leitungen 18, die mit der Gerätesteckdose 12 verbunden werden. Die Leitungen 15, 16, 17, 18, sind jeweils mit ihren Adern P (Phase) und N (Null-
Leiter) gezeichnet worden. Auf die Darstellung des Schutzleiters wurde verzichtet. Anzumerken ist auch, daß nicht zwingend notwendig der P- und der N-Leiter durch die Regelelemente hindurchgeführt werden müssen. Es genügt auch, wenn nur einer der beiden Leiter dort hindurchgeführt wird.
Damit nun in Abhängigkeit von der aktuellen Stromaufnahme des einen Haushaltgerätes, die Stromaufnahme des anderen Haushaltgerätes geregelt werden kann, sind beide Regelelemente 19, 20 mittels mindestens einer Leitung 21 miteinander verbunden. Der Vorrangschalter 6 ist mit Steuerleitungen 22a, 22b mit den Regelelementen 19, 20 verbunden. Durch die Schaltungslogik in den Regelelementen wird je nach Stellung des Vorrangschal- ters entweder das Haushaltgerät 1 oder das Gerät 2 oder werden beide Haushaltgeräte in ihrer Stromaufnahme geregelt.
In der Bügelpuppe 3 kann vorgesehen sein, dass der Wärmespeicher in den Betriebspausen des Lüfters und der Heizung der Bügelpuppe 3 geheizt und mit einer Thermostatschal- tung auf einer bestimmten Temperatur gehalten wird. Damit kann eine Heizung mit einer geringeren Leistung verwendet werden, um die maximal zulässige Anschlussleistung in einem Haushalt nicht zu überschreiten. Sobald der Lüfter und die Heizung für eine bestimmte und insbesondere einstellbare Zeit eingeschaltet werden, um ein aufgelegtes Hemd zu glätten, wird zur Begrenzung der Gesamtstromaufnahme die Heizung des Wär- mespeichers ausgeschaltet. Sowohl die Heizung für den Luftstrom als auch die für den Wärmespeicher können mehrteilig ausgeführt sein, so dass je nach zulässiger Gesamtstromaufnahme (z.B. 10 Ampere oder 15 Ampere) verschiedene Teile einer Heizung einzeln oder in Kombination angesteuert werden.
Wenn nun die Vorrangschaltung so eingestellt ist, dass gegenüber der Bügelpuppe 3 das Bügeleisen 4 immer Vorrang hat, kann es dazu kommen, dass je nach dem Schalten des Thermostats im Bügeleisen die Stromzufuhr in die Bügelpuppe 3 ausgesetzt oder zeitweise verringert wird. Sofern das Bügeleisen 4 zu einem Zeitpunkt Strom verbraucht, in dem der Wärmespeicher geheizt wird, wird dessen Aufheizung mit der einzigen Folge unterbrochen, dass das Aufheizen des Wärmespeichers bis Erreichen der Solltemperatur verzögert wird. Der Bügelvorgang, bei dem die Heizung des Wärmespeichers aus- und die Heizung für den Luftstrom sowie der Lüfter eingeschaltet werden, kann in diesem Fall erst später begonnen werden.
Verbraucht jedoch das Bügeleisen 4 in dem Moment Strom, in dem während des Bügelvorgangs der Lüfter und die Heizung für den Luftstrom eingeschaltet sind, werden diese ausgeschaltet und der laufende Bügelvorgang unterbrochen. Sobald das Bügeleisen 4 keinen Strom mehr verbraucht, wird der Bügelvorgang fortgesetzt. Um trotz der möglichen Unter- brechungen des Bügelvorgangs ein gleichbleibend gutes Bügelergebnis zu erzielen, wird der Bügelvorgang entsprechend der eingebrachten Wärmemenge gesteuert. Dazu wird die eingebrachte Heizleistung über die Zeit integriert und nach Erreichen der Sollwärmemenge der Bügelvorgang beendet. Dabei kann vorteilhafterweise auch berücksichtigt werden, ob wegen der maximal zulässigen Anschlussleistung die Heizung für den Luftstrom auf einer geringeren Leistungsstufe betrieben wird. Da die Leistung der auf einer bestimmten Leistungsstufe betriebenen Heizung über die Zeit annähernd konstant ist, kann das Wärmemengenintegral vorteilhafterweise durch einfaches Aufsummieren der Einschaltzeiten der Heizung unter Berücksichtigung der verwendeten Leistungsstufe erreicht werden.
Bezugszeichenliste
erstes Haushaltgerät zweites Haushaltgerät
Bügelpuppe
Bügeleisen
Sockel der Bügelpuppe
Vorrangschalter
Strom-Regeleinheit
Hals-Formteil
Ärmel-Formteil
Blähsack
Wandanschluß
Gerätesteckdose
Anschlußkabel
Boden
Leitungen zum Lüfter
Leitungen zur Heizung
Leitungen zum Wandanschluß
Leitungen zur Gerätesteckdose
Regelelement
Regelelement
Verbindungsleitung a, b Steuerleitung