NO126151B - - Google Patents

Description

Varmefølersystem.

Oppfinnelsen vedrører et varmefølersystem for. styring

av temperaturforholdene i oppholdsrom som benyttes -av levende vesener, f.eks. mennesker, med en varmeføler som ér påvirket av konveksjons-strømning og kan oppvarmes kontinuerlig. •

De vanlige varmefølere i bolig- og arbeidsrom for mennesker, staller' og andre rom for dyr osv. måler vanligvis iare temperaturen til den omgivende luft, som på grunn av konveksjonen strømmer forbi føleren. Erfaringen har imidlertid vist at man hermed ikke tilfredsstiller kravene til velvære. En romoppvarmning, som ved sittende eller rolig beskjeftigelse blir funnet som behagelig,

kan ved kroppslig arbeide føre til svetting. Omvendt er en romoppvarmning som ved kroppslig arbeid blir funnet behagelig, for liten

ved rolig beskjeftigelse. Videre spiller den innfallende varme- og kuldestråling en meget stor rolle. Den som mottar strålingsvarme (fra solen eller et strålingsvarmelegeme) finner en lavere romtemperatur behagelig enn en annen person, som ikke er utsatt for varmestråling.

Det er kjent en automatisk elektrisk reguleringsinn-retning for romtemperaturer, ved hvilken varmeføleren er anordnet i et med luftgjennomgangsåpninger utstyrt hus og kan oppvarmes ekstra ved hjelp av valgvis innkoplbare varmemotstander. Blir varmemotstanden betjent i avhengighet av varmefølerens verdier fremkommer en termisk tilbakeføring. Blir varmemotstanden kontinuerlig innkoplet, så måler føleren en for høy romtemperatur og det fremkommer en temperatursenkning.

Det er også kjent en termostatisk reguleringsk^rets, ved hvilken en kvikksølv-varmeføler på den ene side blir oppvarmet'

av romtemperaturen og på den annen side av en oppvarmingsmotstand. Den til oppvarmingsmotstanden tilførte elektriske effekt er avhengig av varmefølerens utgangssignal. Også her tjener oppvarmingsmotstanden som termisk tilbakeføring.

Likeledes er det kjent en reguleringskrets som har tre bimetall-varmefølere. Den første og den andre føler reagerer kun på romtemperaturen, mens den tredje føler reagerer på romtemperaturen og varmestrålingen. Den andre og den tredje føler er koblet slik mot hverandre at bare strålingspåvirkningen blir merkbar. Romtemperatur-påvirkningen fra den første føler og strålingspåvirkningen til den andre og tredje føler blir knyttet sammen i en reguleringskobling. Den første og den tredje føler blir dessuten oppvarmet i avhengighet av følestillingen.

Det er allerede kjent å anordne motstanden med en negativ temperaturkoeffisient (NTC-motstand) som temperaturføler i en motstandsbro. Motstandsverdien ved de forskjellige tidspunkt blir målt og tatt som mål for temperaturen.

Den oppgave som ligger til grunn for oppfinnelsen er

å tilveiebringe et varmefølersystem av den innledningsvis nevnte type, som tillater en måling og tilpasning av komfortsonen til et levende vesen. Under betegnelsen "komfortsone" forstås herved de betingelser, som i fellesskap hos et menneske frembringer følelsen av at det i rommet er akkurat passe varmt. Målinger har vist at denne følelse er tilstede i det området hvor hudens temperatur er ca. 33°C. Dette til-

svarer en temperatur ved bekledningens utside på ca. 26°C. Den nøyaktige "komforttemperatur" avhenger av aktivitetsnivået for den person som befinner se.g i rommet, (f.eks. vedhugging, skrivebordsarbeid, spising). Den synker med stigende aktivitetsnivå. Por andre levende vesener gjelder tilsvarende forhold.

Denne oppgave blir løst ifølge oppfinnelsen ved at varmeføleren har en overflate som kan oppta en varmestråling fra rommet eller kan avgi en ^varmestråling til rommet og at det kontinuerlig til føleren tilføres en innstillbar varmeeffekt som svarer til aktivitetsnivået for et levende vesen, slik at overflatetemperaturen for føleren som nominell verdi for varmefølersystemet er omtrent lik komforttemperaturen for det levende -vesen.

I innstillet tilstand for varmefølersystemet har man følgelig ved følerens overflate den komforttemperatur som.svarer til det innstilte aktivitetsnivå. Avvikelser fra denne komforttemperatur fører til en reguleringsprosess ved hvilken en eller flere faktorer som påvirker komfortfølelsen blir forandret så lenge til føleroverflaten igjen har inntatt komforttemperaturen. Den på grunn av oppvarmingen over omgivelsestemperaturen liggende følertempe.ratur tilsvarer en likevektstilstand mellom den opptatte og den avgitte varmeenergi. Herved blir det ikke bare tatt hensyn til omgivelsestemperaturen ,. men også hastigheten til den forbistrømmende luft, den stråling som treffer føleren og naturligvis også den varmeeffekt som er innstilt i samsvar.med aktivitetsnivået. Dette svarer omtrent, til tilstanden ved huden til et levende vesen, fra hvilken det kontinuerlig avgrs varme i samsvar med den indre forbrenning, hvorved varme-avgivningen retter seg etter omgivelsestemperaturen, etter den mot huden treffende varmestråling osv..

En særlig god tilpasning oppnås, hvis føleroverflaten har en varmestrålings-absorbsjonskoeffisient, som tilsvarer den for et levende vesen. Denne koeffisient kan derved være tilpasset et men-neskes hud eller pelsen på et dyr.

Det foretrukkede anvendelsesformål består deri, at varmefølersystemet er koblet inn i en styringskrets på en slik måte, at følerens overflatetemperatur blir holdt konstant på en verdi som tilsvarer det levende vesens komforttemperatur.

Ved -et utførelseseksempel for oppfinnelsen er føleren en NTC-motstand, som får tilført den forutbestemte varmeeffekt ved hjelp av en strøm som går igjennom den. Det er kjent å benytte en NTC-motstand som temperaturføler. Her blir i tillegg den egenskap utnyttet, at de fleste NTC-motstandsmaterialer har en strålingsab-sorberende overflate, som ligger i de områder som er av interesse her. Dessuten kan den gis den ønskede temperatur over romtemperatur ved hjelp av den gjennomgående strøm.

I mange tilfelle anbefales det imidlertid å tilføre den som føler benyttede NTC-motstand den forutbestemte varmeeffekt ved hjelp av en hosliggende elektrisk oppvarmingsinnretning. Herved er måling og effekttilførsel uavhengig av hverandre.

NTC-motstand kan være anordnet i en i og for seg kjent brokobling. Herved skulle matespenningen til brokoblingen være regulerbar, for på enkel måte å kunne forandre aktivitetsnivået.

Ved et annet utførelseseksempel er det sørget for at i et i og for seg kjent termostatisk system med romføler har følerover-flaten varmestrålingsabsorberende egenskaper og blir påvirket av konveksjon og stråling fra omgivelsen samt av en kontinuerlig virkende oppvarmingsinnretning. Som romføler kan det benyttes f.eks. en bi-metallføler eller en føler fylt med et utvidelsesstoff. Som utvidelsesstoff er damp, en væske eller et fast stoff egnet.

Videre er det fordelaktig, hvis føleren er anordnet på et sted i rommet, hvor dens følerflate foruten av konveksjonen også blir påvirket av eventuell stråling. Hvis det skal tas hensyn til den stråling som faller inn gjennom vinduet, er det ikke hensikts-messig å anordne føleren umiddelbart under vinduet; den burde ha en avstand på 1 - 2 meter fra vinduet. I rom, som arbeider med en tak-strålingsoppvarming, bør føleren være anordnet slik at den står under påvirkning fra strålingsvarmen.

Oppfinnelsen blir i det følgende nærmere forklart ved hjelp av eksemplet på utførelsen som er fremstilt på tegningen, som viser: Fig. 1 et varmefølersystem ifølge oppfinnelsen med NTC-motstand,

fig. 2 et varmefølersystem med en noe annen oppbygging,

fig. 3 et varmefølersystem med en føler fylt med utvidelsesstoff, og

fig. h et rom med flere innstallerte følere.

På fig. 1 er en NTC-motstand 1 anordnet i brokobling med tre andre motstander 2, 3 og 4. Brospenningen blir tilført ved hjelp av en regulerbar spenningskilde 5. Ved klemmene 6 kan det tas

ut en styrespenning. Den regulerbare spenningskilde 5 kan f.eks.

være dannet av en over en fast spenning liggende spenningsdeler.

På grunn av NTC-motstanden 1 strømmer det i avhengighet av innstillingen til spenningskilden 5 en strøm, som tilfører en NTC-motstand bestemt varmeeffekt. Dessuten står NTC-motstanden

under påvirkning fra konveksjonsstrømningen og den tilstedeværende varmestråling. Følgelig innstiller det seg på dens overflate en temperaturlikevekt. Styrespenningen ved klemmene 6 er et mål for denne likevektsspenning.

På fig. 2 blir denne bro drevet av en konstant spenning 7, som ikke har noen eller bare meget liten innvirkning på temperaturforholdene til NTC-motstanden 1. I steden for er det til motstanden tilordnet en varmevikling 8, over hvilken det ved hjelp av en regulerbar spenningskilde 9 kan tilføres en forutbestemt varmeeffekt til NTC-motstanden. Også i dette tilfelle innstiller det seg en like-vektstemperåtur på overflaten til motstanden, hvis størrelse blir angitt videre ved hjelp av styrespenningen 6.

På fig. 3 er det vist en føler 10, som er fylt med væske. Den står over et kapillarrør 11 i forbindelse med en ventil 12. Denne styretilførselen av varmemedium til et varmelegeme 13 i det rom som overvåkes av føleren 10. Rundt føleren er det lagt en varmevikling 14, som over en regulerbar spenningskilde 15 blir til-ført en bestemt strøm, hvis varmeeffekt blir overført til føleren 10. Overflaten til føleren 10 er således utformet, at den såvel kan oppta som avgi stråling. Følgelig blir den ventilen 12 styrt i avhengighet av omgivelsestemperaturen, den på føleren 10 innvirkende varmestråling og det ved hjelp av strømmen i varmeviklingen 14 be-stemte aktivitetsnivå. Hele anordningen danner følgelig en reguleringskrets, ved hvilken overflatetemperaturen til føleren 10 blir holdt på en konstant verdi som svarer til det levende vesens komforttemperatur.

På fig. 4 er det vist et rom 16 med et vindu 17,

hvilket rom har en vesentlig dybde. Det oppvarmes av et langsgående oppvarmingslegeme 18 og dessuten av en takoppvarming, som er oppdelt i fire avsnitt 19, 20, 21, 22. Hver takoppvarmingsdel er tilordnet et varmefølersystem 23 - 26 ifølge oppfinnelsen. Det langsgående varmelegeme 18 overtar grunnoppvarmingen. Takoppvarmingsdelene 19-22 blir styrt individuelt av de tilhørende systemer 23 - 26.

Herved oppnås at det på en meget kald vinterdag uten sol blir av-levert vesentlig mer strålingsvarme fra takoppvarmingsdelen 19 enn fra del 22, for å gi en person som sitter i nærheten av vinduet den samme følelse av velbehag som en person som sitter i den bakerste del av rommet. Omvendt må ved solinnstråling gjennom vinduet 17 delen 22 arbeide vesentlig sterkere enn delen 19.

Claims (6)

1. Varmefølersystem for et anlegg for styring av temperaturforholdene i oppholdsrom benyttet av levende vesener, med en varmeføler som er påvirket av en konveksjonsstrømning og kan oppvarmes kontinuerlig, karakterisert ved at varmeføleren har en overflate som kan'oppta en varmestråling fra rommet eller kan avgi en varmestråling til rommet og at det kontinuerlig til føleren til-føres en innstillbar varmeeffekt som svarer til aktivitetsnivået for et levende vesen, slik at overflatetemperaturen for føleren som nominell verdi for varmefølersystemet er omtrent lik komforttempera-turen for det levende vesen.

2. Varmefølersystem ifølge krav 1, karakterisert ved at føleroverflaten har en varmestrålingsabsorbsjons-koeffisient., som tilsvarer den for et levende vesen.

3. Varmefølersystem ifølge et av kravene 1-2, karakterisert ved at føleren er en NTC-motstand- som får tilført den forutbestemte varmeeffekt ved hjelp av en gjennomgående strøm.

4. Varmefølersystem ifølge et av kravene 1-2, karakterisert ved at føleren er en NTC-motstand, som får tilført den forutbestemte varmeeffekt ved hjelp av en hosliggende elektrisk oppvarmingsinnretning..

5. Varmefølersystem ifølge krav 3 eller 4, karakterisert ved at NTC-motstanden er anordnet i en i -og for seg kjent brokobling.

6. Varmefølersystem ifølge et av kravene 1-2, karakterisert ved at i et i og for seg kjent termostatisk system med en romføler/ f.eks. en bimetallføler eller en føler fylt med et utvidelsesstoff, har føleroverflaten varmestrålingsabsorberende egenskaper og blir påvirket av konveksjonen og strålingen fra omgivelsene samt av en kontinuerlig virkende oppvarmingsinnretning.