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Die Erfindung betrifft ein elektrisches Kurzzeit-Speicherheizgerät mit Speicherkern, im oder am Speicherkern verlaufenden Luftkanälen (Konvektionsschächten) und den Luftdurchtritt durch den Speicherkern regelnder Warmluft-Entladeklappe sowie mit vom Raumthermostat aus betätigten Mitteln zur Ein- und Ausschaltung der elektrischen Heizung des Gerätes und zur Öffnung und Schliessung der Warmluft-Entladeklappe in Abhängigkeit von Ein- und Ausschaltung der elektrischen Geräteheizung.
Derartige Pendelspeicher sind an sich für vorwiegend direkte Heizungsart bestimmt. Sie sollen lediglich kürzere, gewollte Unterbrechungen der Stromversorgung durch Speicherwärme überbrücken. Solche Unterbrechungen in der Stromversorgung ergeben sich-wie bekannt-z. B. aus den sogenannten Sperrzeiten der Elektrizitätsversorgungsunternehmen, die wieder aus Wirtschaftlichkeitsgründen oder einfach wegen fehlender Leistungsreserven der EVU vorgesehen werden müssen. Die Sperrung der Heizspannung erfolgt dabei vom EVU aus durch Sperrung einer Streuphase. Der Pendelspeicher gibt während der Direktheizung über die Warmluft-Entladeklappe und die Geräteoberfläche Wärme an den Raum ab, speichert jedoch gleichzeitig Wärme, die in der Sperrzeit über die Warmluftklappe und die Oberfläche des Gerätes entladen wird.
Der Raumthermostat steuert bei diesen Pendelspeichern neben der Direktheizung auch die Wärmeabgabe aus dem Speicher und die Aufladung desselben. Er veranlasst sowohl die Öffnung der Warmluft-Entladeklappe als auch die Einschaltung der Heizung des Gerätes sowie Schliessung und Abschaltung, wenn die Isttemperatur im Raum den Sollwert überschreitet.
Bekannte Pendelspeicher haben den Nachteil, dass sie die Sperrzeiten nicht ausreichend überbrücken können, insbesondere wenn die Sperrzeiten in den übergang zwischen wärmere und kältere Tageszeiten fallen, da dann ja eine nur geringere Aufladung bei geringerem Wärmebedarf erfolgt ist und die sinkenden Temperaturen gerade in der Sperrzeit aber steigenden Wärmebedarf erzeugen. Man kann natürlich, um diesem Nachteil zu begegnen, die wärmespeichernde Masse im Gerät, den sogenannten Speicherkern, vergrössern. Dadurch wird aber das Wesen des Pendelspeichers, als vorwiegend direktheizendes Gerät, verfälscht. Zusätzlicher Raum- und Bauaufwand, bedeutend höheres Gewicht-und selbstverständlich auch höhere Kosten-stellen sich dann ein.
Durch die Erfindung sollen die beschriebenen Nachteile vermieden werden. Ein Pendelspeicher ist so auszubilden, dass er mit Sicherheit seine Hauptaufgabe, nämlich die Sperrzeiten zu überbrücken, nachkommen kann, anderseits aber mit möglichst kleinem Speicherkern ein Gerät bleibt, welches die baulichen Vorzüge und das geringe Gewicht des sogenannten Oberflächengerätes erhält, d. h. eines Gerätes, welches fast ausschliesslich als direktheizendes, die Wärme über die Oberfläche (bei zulässigen Oberflächentemperaturen) abgebendes Gerät wirkt.
Erfindungsgemäss wird diese gestellte Aufgabe bei Pendelspeichern der eingangs genannten Gattung gelöst durch Einrichtungen zur Bewirkung einer zwangsläufigen, vorbestimmten Nachheizzeit der elektrischen Heizung des Gerätes nach jeder Schliessung der Warmluft-Entladeklappe.
Dieser Pendelspeicher nähert sich in seiner Wirkungsweise sehr stark derjenigen des sogenannten Oberflächengerätes an, weil letzten Endes durch die Erfindung die Speicherkerntemperatur den Wert erreicht, bei welchem der Wärmebedarf des zu heizenden Raumes allein über die Oberfläche des Gerätes gedeckt werden kann.
Die Einschaltzeiten des Raumthermostaten und die Öffnungszeiten der Luftklappe werden dann naturgemäss sehr kurz und in der Sperrzeit steht mehr Speicherreserve zur Verfügung als bei den bisher bekannten Geräten.
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung bewirkt man die Vorbestimmung der Nachheizzeit über das Prinzip der Wärmeträgheit nutzende Mittel. Eine sehr vorteilhafte Ausführungsform zeichnet sich dabei aus durch zwei vom Raumthermostat gesteuerte, jeweils zusammen gleichzeitig ein- und ausgeschaltete, nicht im Stromkreis der elektrischen Geräteheizung liegende, an sich bekannte Zusatzheizungen, deren eine auf ein unter thermischer Beeinflussung wirkendes Bauelement, etwa ein Bimetallbauelement der Warmluft-Entladeklappe einwirkt, während die andere auf zwei thermisch betätigte Schalter wirkt, wobei einer dieser Schalter im Stromkreis der Geräte (haupt) heizung oder eines diese Heizung schaltenden Schützes liegt und derart ausgebildet und angeordnet ist, dass er bei vorbestimmter relativ niedrigerer Temperatur die Geräteheizung ein- und später wieder ausschaltet,
der andere Schalter aber derart ausgebildet und in einem Steuerstromkreis angeordnet ist, dass er-das vorbestimmte Temperaturgefälle zwischen dem Schaltpunkt des ersten Schalters und der Zusatzheizung einregelnd-bei vorbestimmt relativ hohen Temperaturen die Zusatzheizung aus-und später wieder einschaltet, und wobei ferner die beiden Schalter und die sie beaufschlagende Zusatzheizung isoliert von der durch die Geräteheizung (Hauptheizung) erzeugten Wärme angeordnet und/oder ausgebildet sind.
So wird auch die Verwendung eines handelsüblichen Raumthermostaten für die gesamte Regelung, einschliesslich derjenigen der Nachheizzeit und der Entladeregelung während der Sperrzeit, möglich.
Die Erfindung sieht ferner in einer günstigen Weiterbildung vor, dass die auf beide thermisch betätigten Schalter einwirkende Zusatzheizung mit einer wärmespeichernden Umkleidung von zur Vorbestimmung der Nachheizzeit mitwirkend berechnetem Ausmass versehen ist.
Eine erfindungsgemässe Ausbildung zeichnet sich aus durch ein der raschen Schliessung der Warmluft-Entladeklappe dienend entsprechend ausgelegtes Eigengewicht der besagten Klappe.
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Dadurch wird eine überhitzung des Raumes vermieden und ausserdem sichergestellt, dass der Ablauf des Heizvorganges annähernd wie theoretisch vorgesehen erfolgt.
An Hand der Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ausführlich erläutert, wobei insbesondere noch weiter auf die vorteilhaften Auswirkungen der Erfindung im Vergleich zum bekannten Stand der Technik eingegangen wird. Fig. 1 zeigt einen schematischen Querschnitt eines Pendelspeicherheizgerätes, welcher der allgemeinen übersicht dienen soll. Fig. 2 zeigt das Schaltschema zu den erfindungsgemässen Einrichtungen. Fig. 3 zeigt ein Diagramm zum Heizvorgang eines zum Stand der Technik gehörenden Gerätes.
Fig. 4 hingegen zeigt ein Diagramm zum Heizvorgang beim erfindungsgemäss ausgebildeten Gerät.
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die Oberflächentemperatur des Gehäuses herabgesetzt. Am oberen Ende der Luftkanäle befindet sich eine um eine Achse verschwenkbare, thermostatgesteuerte Warmluft-Entladeklappe--5-, die durch die Schrägflächen --6-- beim Schliessen zentriert wird.
Aus dem Mischraum --8-- tritt die Warmluft durch die Öffnung--7--, in der ein Lüftungsgitter angeordnet sein kann, in den zu heizenden Raum.
Die wärmedämmende Auskleidung --9-- soll die Oberflächentemperaturen des Gerätegehäuses in zulässigen Grenzen halten und die Wärmespeicherung begünstigen.
Das der öffnung der Klappe--5--dienende Bimetallelement mit den andern Betätigungsmitteln ist nicht in den Zeichnungen dargestellt. Ein entsprechend gross bemessenes Eigengewicht der Klappe--5--sorgt für rasche Schliessung derselben, sobald die Betätigungsmittel ausgeschaltet sind. Die Pfeile deuten den Luftstrom in den oben erwähnten Kanälen an. An der rückwärtigen Gehäusewandung des Heizgerätes sind Mittel zur Aufhängung des Gerätes an einer Wand vorgesehen.
Die im Schema gemäss Fig. 2 unter anderem gezeigten Zusatzheizungen und Schalter sind in der Fig. 1 nicht dargestellt, da ihr Einbau als solcher in den Pendelspeicher keine besonderen Probleme aufwirft und keiner näheren Erläuterung bedarf.
Wenn der Raumthermostat-17-anspricht, schaltet er gleichzeitig zusammen die nicht im Stromkreis der elektrischen Geräteheizung liegenden Zusatzheizungen--10 und 11--ein. Die eine Zusatzheizung --10-- wirkt auf ein Bimetallbauelement--12--der Warmluft-Entladeklappe--5--und bewirkt so deren rasches öffnen. Die andere Zusatzheizung --11-- strahlt ihre Wärme auf zwei thermische, d. h. hier über Bimetallelemente betätigte Schalter-13, 14- ab, wobei einer dieser schalter --13-- im Stromkreis der Geräte(haupt)heizung --15-- liegt. (Er kann aber auch im Kreis eines Schützes liegen, das mehrere Phasen zur Heizung schaltet.)
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ausgebildet, dass er bei ebenfalls vorbestimmten, aber relativ hohen Temperaturen die Zusatzheizung--11-aus-und später wieder einschaltet.
Zum Beispiel wählt man für die Ausschaltung eine Temperatur von 140 C und für die Wiedereinschaltung eine Temperatur von 1300C. Beide Schalter--13, 14-- und die sie beaufschlagende Zusatzheizung--11--sind isoliert von der durch die Geräteheizung erzeugten Wärme angeordnet und ausgebildet, damit durch diese Wärme keine Beeinflussung des Regelvorganges erfolgen kann.
Wenn der Raumthermostat --17-- Wärme anfordert, wird also durch die eben beschriebene Ausbildung und Anordnung über die Zusatzheizungen--10 und 11--sowohl die Warmluft-Entladeklappe--S-geöffnet, als auch-nach Ablauf einer geringen Zeitspanne etwa 1/2 min-die elektrische Geräte (haupt) heizung - eingeschaltet. Der erst bei 1400C zur Abschaltung gelangende Schalter--14--regelt das vorbestimmte Temperaturgefälle zwischen dem Schaltpunkt des ersten Schalters --13-- und der Zusatzheizung --11-- ein, da er jeweils bei 1300C wieder einschaltet.
Die Temperatur, welche auf den im Stromkreis der
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die der Solltemperatur entsprechende Isttemperatur im Raum erreicht ist, wird die Warmluft-Entladeklappe - durch das ihr zugeordnete, nun erkaltende Bimetallelement-12-und zusätzlich durch das
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So wird eine zwangsläufige, vorbestimmbare Nachheizzeit der elektrischen Heizung --15-- des Gerätes nach jeder Schliessung der Warmluft-Entladeklappe--5--erzielt. Der Vorbestimmung der Nachheizzeit kann auch die wärmespeichernde Umkleidung--16--der Zusatzheizung--11--bei ihrer entsprechenden Auslegung dienen, wie leicht aus dem vorher Gesagten erhellt.
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In der Fig. 2 ist mit-R-die vom EVU gesteuerte Phase für die Heizspannung und mit-Mp-der Mittelpunktleiter bezeichnet.
Ist in der Sperrzeit die Steuerphase vom EVU gesperrt und damit die Heizspannung für die Geräteheizung
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An Hand der Diagramme der Fig. 3 und 4 wird zur weiteren Verdeutlichung beispielsweise die Wirkungsart eines erfindungsgemässen Pendelspeichers derjenigen eines bekannten Pendelspeichers gegenübergestellt, wobei auch die Vorteile der Erfindung wieder sichtbar werden. In den Diagrammen ist jeweils über der Wärmeabgabe die Speicherkerntemperatur aufgetragen.
In Fig. 3 wird die nötige Kerntemperatur (C Kern) eines bekannten Gerätes in Abhängigkeit von der augenblicklichen zur maximal möglichen Wärmeabgabe (P/PN) bei geschlossener (Kurve a) bzw. geöffneter Klappe (Kurve b) wiedergegeben. Der Punkt--0--auf der Kurve--b-kennzeichnet den Wärmebedarf von 50% des Nennbedarfes am Ende der Sperrzeit. Das bedeutet, dass das Speichergerät bei geöffneter WarmIuft-Entladeklappe --5-- am Ende der Sperrzeit gerade noch den Wärmebedarf decken kann. In diesem Zustand wird die Ladung des Speicherkernes unmittelbar nach Freigabe der Heizspannung erfolgen, da der Zustand "Warmluft-Entladeklappe auf" gleichzeitig den Befehl zur Ladung bedeutet.
Mit Freigabe der Heizspannung wird also der Speicherkern sich längs der Kurve-b-, beispielsweise bis zum Punkt aufladen. Die Wärmeabgabe wird hier durch den Raumthermostat unterbrochen, da die Wärmeabgabe des Gerätes grösser ist, als sie dem Bedarf von 50% des Nennbedarfes entspricht. Mit dem Schliessen der Warmluft-Entladeklappe verlagert sich so der Arbeitspunkt von der Kurve--b-auf die Kurve--a-, u. zw. von Punkt-I--auf Punkt--II--. Die Wärmeabgabe, die in diesem Betriebspunkt nur über die Oberfläche erfolgt, ist zu gering, um den Raum ausreichend zu beheizen.
Somit wird nach kurzer Zeit, nachdem sich die Speicherkerntemperatur wegen der geringen Wärmeabgabe durch die Oberfläche von Punkt-II--auf - verlagert hat, die Klappe --5-- wieder öffnen und den Betriebspunkt-IV-auf der Kurve - annehmen, mit gleichbleibender Kerntemperatur gegenüber Punkt Nun wird, wie vorher beschrieben, auf Punkt--V- aufgeheizt usw.
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Raumthermostaten erfolgt analog. Die Speicherkerntemperatur wird letztlich den Wert annehmen, bei dem das arithmetische Mittel aus Wärmeabgabe bei geschlossener und geöffneter Klappe dem geforderten Wärmebedarf entspricht. Diese Temperatur sei gegenüber dem Punkt --0-- durch den Punkt-A-gekennzeichnet.
Die Temperaturdifferenz zwischen den Punkten--A und 0--in der Fig. 3 ist massgebend für die gespeicherte Energie zur Deckung des Wärmebedarfes in der folgenden Sperrzeit.
Das Verhalten des erfindungsgemässen Pendelspeichers, nämlich eines Speichers, bei dem die Ladung des Speicherkernes nicht nur wie oben beschrieben bei geöffneter Klappe--5--erfolgt, sondern bei dem sich darüberhinaus jeweils eine vorbestimmte Nachheizzeit nach der Klappenschliessung anschliesst, wird nun im folgenden an Hand der Fig. 4 beschrieben. (Kurve--a--gilt wieder für die geschlossene, Kurve--b--für die
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des Speicherkernes vorbereitet. Mit Freigabe der Heizspannung wird die Wärmeabgabe bei geöffneter Klappe bis zum Punkt --1-- auf der Kurve-b-, dem Punkt, in welchem der Raumthermostat die Wärmeabgabe drosselt, ansteigen.
Bei unveränderter Kerntemperatur erreicht man daher bei geschlossener Klappe den Punkt --II-- auf der Kurve-a--. Im Gegensatz zum oben Beschriebenen wird hier aber die Ladung durch eine fest vorgegebene Nachheizzeit bis zum Punkt --III-- erfolgen, dem Punkt, an dem der Raumthermostat feststellt, dass die Isttemperatur unter die Solltemperatur gesunken ist. Der Raumthermostat fordert somit wieder mehr Wärme an. Die Warmluft-Entladeklappe --5-- öffnet (Punkt --IV--) und gibt in diesem Fall eine wesentlich höhere Wärmemenge ab als im Punkt da während der Schliesszeit der Klappe der Speicherkern auf eine höhere Temperatur gebracht wurde.
Dieses Spiel wiederholt sich solange, bis die Kerntemperatur den Wert angenommen hat, bei welchem der Wärmebedarf des Raumes - 50% des Nennbedarfes-allein über die Oberfläche des Gerätes gedeckt werden kann (Punkt-B-). Sinkt nun die Speicherkerntemperatur ein wenig, so dass der Wärmebedarf über die Oberfläche nicht mehr gedeckt werden kann, so wird die Geräteheizung einschalten, d. h. auch die Warmluft-Entladeklappe
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wenig überheizt. ) Nachdem dann die Raumtemperatur wieder unter ihren Sollwert gesunken ist, wird die Warmluft-Entladeklappe--5--durch den Raumthermostaten wieder kurz geöffnet und eine erneute Nachheizzeit eingeleitet.
Der wesentliche Unterschied dieses erfindungsgemässen Pendelspeichers zu dem vorher beschriebenen,
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bekannten Pendelspeicher (ohne Nachheizzeit) ist, dass ein erfindungsgemässer Pendelspeicher praktisch zu einem Oberflächengerät wird. Die Temperaturdifferenz, massgebend für das Speicherungsausmass, zwischen den Punkten --B und 0--in der Fig. 4 ist wesentlich grösser als die Differenz zwischen den Punkten-A und 0--der Fig. 3. Es wird also bei einem Gerät mit Nachheizung mit Sicherheit für die Überbrückung einer Sperrzeit durch die gespeicherte Wärmemenge gesorgt und trotzdem kann ein wesentlich kleinerer Speicherkern als bisher im Gerät Verwendung finden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Elektrisches Kurzzeit-Speicherheizgerät mit Speicherkern, in oder am Speicherkern verlaufenden Luftkanälen (Konvektionsschächten) und den Luftdurchtritt durch den Speicherkern regelnder Warmluft-Entladeklappe sowie mit vom Raumthermostat aus betätigten Mitteln zur Ein- und Ausschaltung der elektrischen Heizung des Gerätes und zur Öffnung und Schliessung der Warmluft-Entladeklappe in Abhängigkeit von Ein- und Ausschaltung der elektrischen Geräteheizung, gekennzeichnet durch Einrichtungen zur Bewirkung einer zwangsläufigen, vorbestimmten Nachheizzeit der elektrischen Heizung des Gerätes nach jeder Schliessung der Warmluft-Entladeklappe (5).
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