FI74554B - Regleringsfoerfarande. - Google Patents

Description

1 74554

G Λ Λ τ ö Γ1E N E Τ E LM Μ - R E G L E RIHG S F O R F A RA N D E

Keksinnön kohteena on säätömenetelmä sähkölämmitys 1 a i t teen säätämiseksi huonetilan lämmityksen ylitey-5 tiessä.

S ä hk ö1ämmi tys 1 a i t tee 11 a tarkoitetaan tämän liakeiriuksen yhteydessä lähinnä huonetilaan sijoitettua, huoneilman kanssa välittömässä yhteydessä olevaa sähkö-1 a m;n i t y s 1 a i te t ta , pääasiassa seinälle ripustettavaa 10 1ämmityspattor ia tms.

Nykyisin käytettävien sähkölämmitys laitteiden säätömenetelmissä on eräitä epäkohtia, jotka haittaavat. sähkö 1ämmitys 1 aitto iden käyttöä. Erityisesti tavanomainen termostaa 11 isäätö , jossa 1ämmitys1 ajtteeseen 15 johdetaan täysi lämmitysteho termostaatin suorittamaan tehon katkaisuun saakka, aiheuttaa pintalämpötilan nousun 1 ämmitysjakson aikana suhteellisen korkeaksi, ja termostaalin ollessa peitettynä, jopa palovaaran. Lisäksi 1ämmitysla itteen yhteyteen sijoitetun termos-20 taatin, tavallisesti bi-me ta 11ikatkaisimen toiminta " perustuu 1 ämmitys 1 aitteen läheisyydessä havaittuun lämpötilaan, ei lämmitettävässä huonetilassa vallitsevaan lämpötilaan. Edelleen käytettävät bi-u.e ta 11 ikä tka i-simet naksuvat lämmitys laitteen ollessa kytketty päälle 25 ja myös läinmi ty s 1 a i t teen ollessa kytketty pois aiheuttajin täten äänillä i ri öitä ja epätietoisuutta laitteen käyttäjälle. Edelleen bi-rneta 11 itermostaattien toiminta aiheuttaa häiriöitä eräissä radiolaitteissa, kuten radiovastaanottimissa, televisioissa, jne. Lisäksi 30 bi-meta 11 itermostaatt ien säätö ei pysy paikallaan ajan mittaan, katkaisulämpöti 1 a siirtyy, so. vaeltaa mittaus-asteikolla, ja laitteen käyttäjän on huomioitava tämä suorittamalla aika ajoin kalibrointi huonelämpötilan ···. mittauksen avulla.

35 Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on pois taa edellä esitetyt, epäkohdat ja tuoda esiin uudenlainen säätemenet o 1 mä pääa siassa huonekoh La isen sähkö1ämmitys- 74554 laitteen säätämiseksi siten, että mainittuja epäkohtia ei esiinny.

Keksinnölle tunnusomaisten seikkojen osalta viitataan vaatirnusosaan.

5 Keksinnöin mukainen säätömenetelmä perustuu 1ämmitys 1 aittee n pintalämpötilan säätöön siten, että pintalämpötila on tarvittavaan lämmitystehoon nähden mahdollisimman alhainen. Edelleen, keksinnön mukaan, lämmityslaitteen pintalämpötilan ei anneta kohota yli 10 sallitun ja asetetun suurimman arvon. Edelleen, keksinnön erään sovellutuksen mukaan, huonelämpötilan muutosnopeuden ylittäessä tietyn arvon, esim. hetkellisen tuuletuksen vuoksi, pintalämpötila pidetään olennaisesti vakiona tietyn ajan ja lämmityslaitteen lämmitysteho 15 säädetään muuttuneen huonelämpötilan mukaan vasta mainitun ajan jälkeen.

Keksinnön ansiosta lämmityslaitteen pintalämpötila pysyy aina ja kaikissa olosuhteissa riittävän alhaisella, turvallisella tasolla. Lämmityslaitteen .... 20 ylikuumenemista ei pääse tapahtumaan eikä lämmitys laite aiheuta tulipalovaaraa; lämmityslaitteen pintalämpötila _ * on myös käyttäjän kannalta miellyttävällä tasolla. Edel leen, käytettäessä elektronista mikroprosessorimittaus-ja ohjausjärjestelmää lämmitys la itteessa, säätö on - 25 täsmällistä ja pysyvää säädön perustuessa huonetilassa vallitsevaan todelliseen lämpötilaan.

Keksintöä selostetaan seuraavassa yksityiskoh-taisesti suoritusesimerkin avulla viitaten oheisiin piirustuksiin, joissa 30 kuvat 1 ja 2 esittävät kaaviokuvina erilaisia ·/* keksinnön mukaisia säätömenetelmiä, ja : : kuvat 3 ja 4 esittävät graafisesti säatötapah- tumia ja säädön toteutusta huonelämpötilan ja asetusläm-pötilan mukaan erilaisissa lämmitysolosuhteissa.

. . 35 Kuvassa 1 näkyy keksinnön mukainen säätömene telmä ja vastaava laitteisto sähkö 1 ämini t/.·> 1 a i tteen 1, kuten huonetilan seinälle ripustetun lämmityspatterin

II

74554 säätämiseksi. Lämnityslaite 1 on varustettu säätölaitteella 4 lämmityslaitteen lämmitystehon säätämiseksi. Säätölaitteistoon kuuluu lämmityslaitteen 1 pinnalle sijoitettu pintalämpötila-anturi 2, huonetilan lämpöti-5 laa mittamaan järjestetty lämpötila-anturi 3 sekä säätölaite 4, kuten mikroprosessori huonelämpötilan asetus-laitteirieen 5. Huonelämpötilaa mittaava anturi 3 on sijoitettu edullisesti olennaisesti erilleen lämmitys-laitteesta 1 siten, että se mittaa nimenomaan todellista 10 huonelämpötilaa.

Kuvassa 3 on esitetty keksinnön mukaisen säätömenetelmän toiminta toteutettuna graafisesti; pystyakseli kuvaa lämpötilaa ja vaaka-akseli aikaa. Suora viiva Ta kuvaa haluttuja huonelämpötilan asetusarvoa, 15 vastaa kuvan 1 mukaisessa laitteessa asetus laitteeseen 5 asetettua 1 ämpöti 1 a-arvoa , esim. 21 °C . Käyrä kuvaa huonelämpötilan todellista arvoa, mitataan kuvan 1 mukaisen laitteen huonelämpötila-anturilla 3. Käyrä Tr) kuvaa lämmityslaitteen 1 todellista pintalämpötilaa, 20 mitataan kuvan 1 mukaisessa laitteistossa pintalämpöti-'·' la-anturilla 2. Porrastettu viiva Tas kuvaa laitteen *:**: pintalämpötilan asetusarvoa ja samalla lämmitystehoa P.

Keksinnön mukaisesti 1 änurii ty s la i t tec; n 1 läm-mi t /s tehoa P säädetään huonelämpötilan Ti, ja ajan t. 25 mukaan sitein, että kun T j-1 alittaa (jakso 0-t^) huone-lämpötilan asol.usarvon Ta lämmityslaitteen pintalämpötilan Tp asetusarvoa Tas nostetaan tietty määrä Δ Tp tietyn ajanjakson Δ t ajaksi, kuvassa 3 esim. ajanjakso tj. - ti. Täten haluttu huonelämpötilan asetusarvo Td 30 saavutetaan mahdollisimman pienellä pintalämpötilalla ja vähäisillä pintalämpötilan muutoksilla.

.·.* Kuvassa 3 esitetyssä keksinnön mukaisessa *.*. säätömenetelmässä lämmittimen tehon ohjaus tapahtuu täten pintalämpötilan Tp perusteella, jota säädetään 35 säätölaitteen 4, so. tietokoneen laskeman sisäisen lämpötila-asetuksen Tds mukaisesti. Kun pintalämpötila •Tp ylittää asetuksen Tds katkaistaan teho (laskevat 74554 "portaat” kuvassa); kun se alittaa asetuksen, kytketään teho (nousevat "portaat"). Tällöin Tp ja siten myös Tj, seuraa asetusta Tas. Säädön tapahtuessa ajan mukaan lähdetään liikkeelle tietystä pintalämpötilasta TD, 5 esim. 40 QC. On-off -säädöllä lämmittimen 1 pintalämpötila Tp asettuu tähän arvoon. Jos tietyn ajan Δt kuluttua huonelämpötila T^ on pienempi kuin huonelämpötila-asetus Ta, pintalämpötila-asetusta Tas lisätään ΔΤρ, kuitenkin niin, että pintalämpötilan maksimiasetusta 10 Tp mdks, esiin. 30 QC, ei ylitetä. Jos mainitun ajan At kuluttua huonelämpötila T^ on suurempi kuin huonelämpötila-asetus Ta, pintalämpötila-asetusta Tas vähennetään ΔΤρ, ei kuitenkaan pienemmäksi kuin huonelämpötila-asetus Ta. Ajanjakso Δ t voidaan säätää kyseis-15 tä huonetta vastaavaksi mittaamalla pintalämpötila-asetuksen Tas maksimin ja minimin välinen aika t^ - tj, jolloin se on jokin Δ t:n kerrannainen mikäli Δ t on riittävän lyhyt. Ko. huoneen jaksoksi Δ t asetetaan mitattu aika tai jokin sen kokonaisosa.

20 Nopea huonelämpötilan muutos on epänormaali ilmiö, ja se eliminoidaan keksinnön mukaan mittaamalla muutosnopeus Δ Tjj/t. Jos se on tiettyä raja-arvoa : ΔTft/t maku suurempi, pintalämpötilan asetus Tas pide- ·· tään o 1 ennä i souti vakiona tietyn ajan Δ tj, ja vasta 25 tämän jälkeen aloitetaan tarvittaessa pintalämpötila- ·.·. asetuksen säätö. Tämä on esitetty qraafisesti kuvassa 4. Ajanjaksona At; mitattu huoneen lämpötilan muutosnopeus AT|j/t on suurempi kuin tietty raja-arvo Δ r^/t maks. Tällöin vastaavana aikana pinta lämpötila-asetus 30 Tas pidetään vakiona, ja huoneen lämpötilan palauduttua ’· norinaa 1 i 11 e tasolle ajanjakson At; jälkeen palataan .·.* normaaliin säätöön.

Jos huoneen lämpötilan T|, ja asetuksen Ta ···. ero ylittää tietyn arvon Δ T maks, ja mainittu muutos 35 ei ole liian nopea, ΔΤ^/t on pienempi kuin Δ Th/t maks, normaa1 isäätö ohitetaan ja siirrytään maksimi-. ·: ohjaukseen eli pintalämpötila asetetaan maksimiin,

II

5 74554 kuva 4, jakso Δ t? tai minimiin, so. huonelämpötila-asetukseen. Tämän jälkeen huonelämpötilan Τ[Λ muuttuessa tietyn lämpötilan Δ Tp esim. 1 °C päähän asetusarvosta Ta, palataan normaaliin säätötapahtumaan antamalla 5 pinta ljmpöt i1a-asetukselle esim. alkuarvo, kuten 40 °c.. Tällöin laitteisto havainnoi pitempiaikaisen muutoksen huonelämpötilassa, esim. tuuletus ikkunan aukijäämisen, ja mukauttaa lämmitys laitteen tehon uusia olosuhteita vastaavaksi.

JO Lämmityslaitteen 1 lämmitysteho säädetään säätämällä 1ämmityslaitteeseen syötettävän vaihtovirran 6 puoliaa 1tojen määrää säätölaitteen 4 avulla. Tällöin mainitut puol iaal lot. päästetään tietyn ajanjakson laitteeseen, esim. sekunnin murto-osa - muutamia sekunteja, lä ja puoliaallot katkaistaan tietyksi ajanjaksoksi, esim. sekunnin murto-osia - muutamia sekunteja. Tällöin pintalämpötilan säätö tapahtuu on-off -säädöllä, ja sisäinen pintalämpötilan asetus TdS vastaa olennaisesti laitteen lämmitystehoa P kuvan 4 mukaisesti.

20 Kuvassa 2 laitteistoon kuuluu lisäksi toinen lammityslaite 7 pintalämpötila-antureineen 3. Edellisen 1 ä mini t y s 1 a i t teen 1 säätölaite 4 a se tu s 1 a itteineen 5 on järjestetty ohjaamaan edellä esitettyyn tapaan toisen lämmityslaitteen 7 pintalämpötilaa Tp.

·.·. 25 Kuvissa 1-2 huonelämpötilaa havainnoivat • ._ lämpötila-anturit 3 on sijoitettu olennaisesti erilleen läminityslaitteesta 1 siten, että mainitut lämpötila-anturit mittaavat todellista huoneen lämpötilaa lämmitys-laitteen millään tavoin häiritsemättä. Luonnollisesti 30 lämpötila-anturit 3 voidaan sijoittaa myös lämmityslait-teen yhteyteen tai täinan välittömään läheisyyteen kon-ventionaa 1 iseen tapaan, mikäli tällöin huolehditaan siitä, että lämmitys laite ei häiritse huoneen lämpötilan ··. mittausta tai lämmityslaitteen aiheuttama häiriö kompen- 35 soidaan.

Suoritusesi.merkit on tarkoitettu keksinnön havainnoi 1 istumiseksi rajoittamatta tätä milläcän ta-

Claims (3)

6 74554 voin. Täten keksintö voi vaihdella oheisten patenttivaatimuksien puitteissa. 5 PATENTTIVAATIMUKSET 1. Säätömenetelmä sähköläminityslaitteen (1) lämmitystehon säätämiseksi huonetilan lämmityksen yhteydessä mittaamalla lammityslaitteen pintalämpötila (Tp) 10 ja huonelämpötila lämmitys1aitteen pinnalle ja vast, huonetilaan erilleen 1 aromitys1 aitteesta sijoitettujen larr.pöti la-antureiden (2, 3) avulla ja säätämällä lämmi-tyslaitteen tehoa (P) huonelämpötilan (T ) mukaan, tunnettu siitä, että huonelämpötilan (T^) 15 alittaessa vast, ylittäessä lämpötilan asetusarvon, lämmityslaitteen (1) pintalämpötilan (Tp) asetusarvoa (TdS) nostetaan vast, lasketaan tietty määrä (Δ Tp) tietyn aikajakson (At) ajaksi, minkä jälkeen säätöjakso toistetaan samalla estäen pintalämpötilaa nousemasta 20 yli tietyn pintalämpötilamaksirnin (Tpmax). 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että huonelämpötilan (Tj-J muutosnopeus (ΔΤ^/t) mitataan ja muutosnopeuden ylittä-essä tietyn arvon (AT^/t maks) pintalämpötila (Tp) • * · ·" 25 pidetään olennaisesti vakiona tietyn ajan (Δt^) ja • : lämmityslaitteen (1) lämmitystehoa säädetään huonelämpö- tilan mukaan vasta mainitun ajan jälkeen. 3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että huonelämpötilan 30 (Tft) muutosnopeuden (ATh/t) alittaessa tietyn arvon (ATft/t maks) ja huonelämpötilan sekä huonelämpötilan y. asetusarvon (Ta) erotuksen ylittäessä tietyn arvon ( T maks) lämmityslaitteen pintalämpötila (Tp) asetetaan maksimi- tai vast, minimiarvoon (Tpmaks, vast. Tpinin) , 35 kunnes huonelämpötilan ja huonelämpötilan asetusarvon erotus saavuttaa tietyn arvon (ΔΤ^) . - ; 4. Jonkin patenttivaatimuksista 1-3 mukainen II 74554 menetelmä, tunnettu siitä, että lämmityslait-teen (1) lämmitystehoa säädetään säätämä 11 ä 1 ämrnitys ] ait-teesecn aikayksikössä syötettävän virran (6) puoliaalto-jen määrää säätölaitteen (4) avulla. 5

1. Ett reg leringsförfarande för regiering 10 av en elektrisk uppvärmningsanorrlnings (1) uppvärmnings-effekt i samband med uppvärinning av ett rumsutrymme genom at man mäter uppvärmningsanordningens yttemperatur (Tp) och rumsternperaturen med hjälp av temperaturgivare (2,3) placerade pa uppvärmningsanordningens yta respek-15 tive i ruinsutryinmet separat frän uppvärmningsanordningen och reglerar uppvärmningsanordningens effekt (P) i enlighet med rumsternperaturen (T^) kännetec-k n a t av att när rumsternperaturen (T^) underskrider respektive överskrider temperaturinstäl lningsvärdet, 20 instäl lningsvärdet (Tas) för uppvärmningsanordningens (1) yttemperatur (Tp) höjs respektive sänks med ett ·:··! givet belopp ( ATp) för en given tidsperiod (At), .·*·. varefter reglerinqscyklen upprepas, med samtidig för- hindring att y tteinpera turen skulle stiga utöver ett "*I 25 givet yttemperaturmaximum (Tpmax) · \l

2. Förfarande enligt patentkravet 1, k ä n - '·’·* netecknat av att förändringshastigheten ( ATft/t) av rumsternperaturen (T^) mäts och när förändringshastigheten överskrider ett givet värde 30 (A Th/t max) yttemperaturen (Tp) hälls i det väsentliga I *·· konstant under en given tid ( At^) och uppvärmnings- anordningens (1) uppvärmningseffekt regleras i enlighet med rumsternperaturen först efter sagda tid. 1/.

3. Förfarande enligt patentkravet 1 ellur *!* 35 2, k ä n n e t e c k n a t av att när rumstoinpera- turons (Th) förändringshastighet ( A Th/t) underskridet .*·; ett givet värde ( A Th/t max) och differensen (Ta) av