DE102019124737A1

DE102019124737A1 - Control device for a heating element and method for operating a control device

Info

Publication number: DE102019124737A1
Application number: DE102019124737.3A
Authority: DE
Inventors: Frank von der Weiden; Jürgen Schneider; Bernhard Meyer
Original assignee: Lofec GmbH
Current assignee: Lofec GmbH
Priority date: 2019-09-13
Filing date: 2019-09-13
Publication date: 2021-03-18

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Steuerungseinrichtung (100) für wenigstens ein Heizelement (20), insbesondere eine elektrische Flächenheizung, umfassend wenigstens einer Stromversorgungseinheit (10) mit einem primärseitigen Eingang (42) und wenigstens einem sekundärseitigen Ausgang (44), welche Stromversorgungseinheit (10) am Ausgang (44) eine Niederspannung, insbesondere eine Niederspannung kleiner als oder gleich wie 60 V, insbesondere im Bereich 24 V bis 48 V, bereitstellt und welche Stromversorgungseinheit (10) zur elektrischen Versorgung des wenigstens einen Heizelements (20) vorgesehen ist. Am wenigstens einen sekundärseitigen Ausgang (44) der Stromversorgungseinheit (10) ist ein Ausgangsrelais (16) vorgesehen, welches den wenigstens einen sekundärseitigen Ausgang (44) mit dem wenigstens einen Heizelement (20) verbindet.Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Betreiben einer Steuerungseinrichtung (100) sowie eine Verwendung eines Hochleistungs-Relais als Ausgangsrelais (16) einer Steuerungseinrichtung (100).The invention relates to a control device (100) for at least one heating element (20), in particular an electric surface heating, comprising at least one power supply unit (10) with a primary-side input (42) and at least one secondary-side output (44), which power supply unit (10) is connected to Output (44) provides a low voltage, in particular a low voltage less than or equal to 60 V, in particular in the range of 24 V to 48 V, and which power supply unit (10) is provided for the electrical supply of the at least one heating element (20). An output relay (16) is provided on at least one secondary output (44) of the power supply unit (10), which connects the at least one secondary output (44) to the at least one heating element (20). The invention also relates to a method for operating a control device (100) and the use of a high-power relay as an output relay (16) of a control device (100).

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung betrifft eine Steuerungseinrichtung für wenigstens ein Heizelement, insbesondere eine elektrische Flächenheizung, ein Verfahren zum Betreiben einer Steuerungseinrichtung für wenigstens ein Heizelement, insbesondere einer elektrischen Flächenheizung sowie eine Verwendung eines Relais für eine Steuerungseinrichtung.The invention relates to a control device for at least one heating element, in particular an electric surface heating, a method for operating a control device for at least one heating element, in particular an electric surface heating, and the use of a relay for a control device.

Im Baubereich werden bei der Sanierung von Gebäuden oder im Neubau vermehrt Flächenheizungen mit elektrischen Heizelementen eingebaut. Die Heizelemente können als Wand-, Decken-, oder Fußboden-Heizung eingesetzt werden. Diese Flächenheizungen werden häufig mit Heizfolien als elektrische Heizelemente, insbesondere mit Carbon-Heizfolien, welche mit Kohlefasern oder sogenannten Carbon-Nanotubes versehen sind, ausgestattet. Die Heizfolien weisen typischerweise einen elektrischen Flächenwiderstand auf, der in der Größenordnung von 2 bis 100 Ohm/m² für Heizleistungen von 20 bis 1000 W/m² liegt.In the construction sector, surface heating systems with electrical heating elements are increasingly being installed in the renovation of buildings or in new buildings. The heating elements can be used as wall, ceiling or floor heating. These surface heating systems are often equipped with heating foils as electrical heating elements, in particular with carbon heating foils which are provided with carbon fibers or so-called carbon nanotubes. The heating foils typically have an electrical sheet resistance which is in the order of magnitude of 2 to 100 ohm / m ² for heating outputs of 20 to 1000 W / m ² .

Elektrische Flächenheizungen im Niederspannungsbereich 2V - 60V, meist 24V, 36V oder 48V, werden oft mit Ringkerntransformatoren oder Netzteilen betrieben. Ringkerntransformatoren werden auf Grund ihrer kompakten Bauweise und ihres vergleichsweise geringen Streufeldes eingesetzt. Die Transformatoren werden auf der Primärseite durch Thermostate oder Regler geschaltet. Die Ringkerntransformatoren oder Netzteile wandeln 230VAC in z.B. 36VAC oder 36VDC, welche zum Betrieb der Flächenheizungen genutzt werden.Electric surface heating systems in the low voltage range 2V - 60V, mostly 24V, 36V or 48V, are often operated with toroidal transformers or power supplies. Toroidal transformers are used due to their compact design and their comparatively low stray field. The transformers are switched on the primary side by thermostats or controllers. The toroidal transformers or power supply units convert 230VAC into e.g. 36VAC or 36VDC, which are used to operate the surface heating.

Durch die Schaltung auf der Primärseite wird üblicherweise für jeden beheizten Raum ein eigener Transformator oder Netzteil verwendet.Due to the circuit on the primary side, a separate transformer or power supply unit is usually used for each heated room.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine effiziente Steuerungseinrichtung für eine elektrische Flächenheizung zu schaffen.The object of the invention is to create an efficient control device for electrical surface heating.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Betreiben einer effizienten Steuerungseinrichtung für eine elektrische Flächenheizung zu schaffen.Another object of the invention is to create a method for operating an efficient control device for an electric surface heating system.

Die Aufgaben werden durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Günstige Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung.The tasks are achieved by the features of the independent claims. Favorable configurations and advantages of the invention emerge from the further claims, the description and the drawing.

Nach einem Aspekt der Erfindung wird eine Steuerungseinrichtung für wenigstens ein Heizelement, insbesondere eine elektrische Flächenheizung, vorgeschlagen, umfassend wenigstens eine Stromversorgungseinheit mit einem primärseitigen Eingang und wenigstens einem sekundärseitigen Ausgang. Die Stromversorgungseinheit stellt am Ausgang eine Niederspannung, insbesondere eine Niederspannung kleiner als oder gleich wie 60V, insbesondere im Bereich 24V bis 48V, bereit. Die Stromversorgungseinheit ist zur elektrischen Versorgung des wenigstens einen Heizelements vorgesehen. Dabei ist am wenigstens einen sekundärseitigen Ausgang der Stromversorgungseinheit ein Ausgangsrelais vorgesehen, welches den wenigstens einen sekundärseitigen Ausgang mit dem wenigstens einen Heizelement verbindet.According to one aspect of the invention, a control device for at least one heating element, in particular an electric surface heating system, is proposed, comprising at least one power supply unit with an input on the primary side and at least one output on the secondary side. The power supply unit provides a low voltage at the output, in particular a low voltage less than or equal to 60V, in particular in the range of 24V to 48V. The power supply unit is provided for the electrical supply of the at least one heating element. In this case, an output relay is provided at the at least one secondary-side output of the power supply unit, which connects the at least one secondary-side output to the at least one heating element.

Die erfindungsgemäße Steuerungseinrichtung dient zum Schalten und/oder Regeln von hohen Strömen beim Einsatz von Heizelementen, insbesondere von elektrischen Flächenheizungen. Auf der Sekundärseite von Stromversorgungseinheiten, insbesondere in der Form von Transformatoren, Ringkerntransformatoren und/oder Netzteilen werden elektrische Heizelemente und elektrische Flächenheizungen geschaltet und/oder geregelt.The control device according to the invention is used to switch and / or regulate high currents when using heating elements, in particular electrical surface heating systems. On the secondary side of power supply units, in particular in the form of transformers, toroidal transformers and / or power supply units, electrical heating elements and electrical surface heating systems are switched and / or regulated.

Ein Transformator oder ein Netzteil transformiert eine erste, primärseitig anliegende Spannung, insbesondere eine Netzspannung, auf eine zweite Spannung, insbesondere eine Niederspannung am sekundärseitigen Ausgang. Auf diese Weise können Ströme von beispielsweise bis zu 300A mittels einer effizienten Anordnung von Schaltkomponenten geschaltet werden. Ein Schaltsignal eines Thermostats oder eines Aktors kann auf vorteilhafte Weise von beispielsweise 230VAC in 24VDC gewandelt werden. Dadurch kann günstig die elektrische Leistung für die elektrischen Heizelemente und/oder Flächenheizungen bereitgestellt werden.A transformer or a power supply unit transforms a first voltage applied on the primary side, in particular a mains voltage, to a second voltage, in particular a low voltage, at the output on the secondary side. In this way, currents of up to 300A, for example, can be switched by means of an efficient arrangement of switching components. A switching signal from a thermostat or an actuator can advantageously be converted from, for example, 230VAC to 24VDC. As a result, the electrical power for the electrical heating elements and / or surface heating can be provided in a favorable manner.

Die erfindungsgemäße Steuerungseinrichtung sieht vor, dass beispielsweise eine Stromversorgungseinheit, insbesondere ein Ringkerntransformator am sekundärseitigen Ausgang, der beispielsweise 12V bis 60V bereitstellen kann, geschaltet wird. Die Stromversorgungseinheit wird zum Betrieb des Heizelements nur einmal über den primärseitigen Eingang eingeschaltet. Die elektrische Leistung für die in einzelnen Räumen verteilten Heizelemente wird am sekundärseitigen Ausgang der Stromversorgungseinheit hinzu oder abgeschaltet.The control device according to the invention provides that, for example, a power supply unit, in particular a toroidal core transformer, is connected to the secondary-side output, which can provide 12 V to 60 V, for example. To operate the heating element, the power supply unit is only switched on once via the input on the primary side. The electrical power for the heating elements distributed in individual rooms is added or switched off at the secondary-side output of the power supply unit.

Das Ausgangsrelais kann vorteilhaft ein Hochleistungs-Relais sein, insbesondere ein Hochstrom-Niederstrom-Relais sein, mit einer Niederspannung von höchstens 100VDC, vorzugsweise von höchstens 60VDC, besonders bevorzugt von höchstens 12VDC, angesteuert sein und Nennströme von mindestens 100A, vorzugsweise mindestens 300A, besonders bevorzugt mindestens 500A bereitstellen.The output relay can advantageously be a high-power relay, in particular a high-current / low-current relay, and can be controlled with a low voltage of at most 100VDC, preferably of at most 60VDC, particularly preferably at most 12VDC Provide rated currents of at least 100A, preferably at least 300A, particularly preferably at least 500A.

Das Ausgangsrelais am sekundärseitigen Ausgang der Stromversorgungseinheit mit beispielsweise 300A Nennstrom kann von einem Schaltrelais mit einem Niederspannungssignal von beispielsweise 12V bis 24V geschaltet werden, welches wiederum über einen Thermostaten gesteuert werden kann. Jeder Standard-Thermostat oder jeder Schaltaktor mit beispielsweise 230VAC Ausgangsspannung kann wiederum das Schaltrelais schalten. Dieses Schaltrelais, welches vorteilhaft als Schaltnetzteil ausgebildet sein kann, kann beispielsweise 230VAC in 24VDC wandeln und auf diese Weise das Ausgangsrelais am sekundärseitigen Ausgang durchschalten. Dieses Ausgangsrelais mit beispielsweise 300A Nennstrom kann dann die jeweilige Leistung des Heizelements in einem bestimmten Raum schalten.The output relay at the secondary output of the power supply unit with, for example, 300A rated current can be switched by a switching relay with a low-voltage signal of, for example, 12V to 24V, which in turn can be controlled via a thermostat. Each standard thermostat or each switching actuator with, for example, 230VAC output voltage can in turn switch the switching relay. This switching relay, which can advantageously be designed as a switched-mode power supply, can, for example, convert 230VAC into 24VDC and in this way switch through the output relay at the output on the secondary side. This output relay with, for example, 300A rated current can then switch the respective output of the heating element in a certain room.

Die hohen Einschaltströme von insbesondere Ringkerntransformatoren können durch ein Versorgungsschaltrelais am primärseitigen Eingang der Stromversorgungseinheit begrenzt werden. Eine Halbwellenausfallerkennung, welche günstigerweise in das Versorgungsschaltrelais integriert sein kann, kann einen Ausfall der Steuerungseinrichtung bei Netzschwankungen verhindern.The high inrush currents of toroidal transformers in particular can be limited by a supply switching relay at the primary-side input of the power supply unit. Half-wave failure detection, which can advantageously be integrated into the supply switching relay, can prevent failure of the control device in the event of network fluctuations.

Mit der erfindungsgemäßen Steuerungseinrichtung können mit einer Stromversorgungseinheit Heizelemente in verschiedenen Räumen eines Gebäudes elektrisch versorgt werden. Vorteilhaft ist jeweils nur eine Stromversorgungseinheit für die Steuerungseinrichtung nötig, der auf diese Weise kosteneffizient zur zentralen Versorgungseinheit für ein gesamtes Gebäude dienen kann. Mit der Steuerungseinrichtung kann so eine besonders effiziente Versorgung einer elektrischen Flächenheizung sichergestellt werden.With the control device according to the invention, heating elements in different rooms of a building can be supplied electrically with one power supply unit. Advantageously, only one power supply unit is required for the control device, which in this way can be used cost-effectively as the central supply unit for an entire building. A particularly efficient supply of an electrical surface heating system can thus be ensured with the control device.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Steuerungseinrichtung kann das Ausgangsrelais mit einem Schaltrelais verbunden sein, welches insbesondere über einen Thermostaten und/oder einen Schaltaktor steuerbar ist. Ein Heizelement kann auf diese Weise besonders günstig temperaturabhängig und/oder zeitabhängig über das Ausgangsrelais am sekundärseitigen Ausgang der Stromversorgungseinheit geschaltet werden. Jeder Standard-Thermostat oder jeder Schaltaktor mit beispielsweise 230VAC Ausgangsspannung kann wiederum das Schaltrelais, welches beispielsweise auf 230VAC Eingangsspannung ausgelegt sein kann, schalten. Das Schaltrelais, das vorteilhaft als Schaltnetzteil ausgebildet sein kann, kann beispielsweise 230VAC in 24VDC wandeln und auf diese Weise das Ausgangsrelais am sekundärseitigen Ausgang, welches beispielsweise für ein Niederspannungssignal ausgelegt sein kann, durchschalten.According to an advantageous embodiment of the control device, the output relay can be connected to a switching relay which can be controlled in particular via a thermostat and / or a switching actuator. In this way, a heating element can be switched particularly favorably as a function of temperature and / or time via the output relay at the output of the power supply unit on the secondary side. Each standard thermostat or each switching actuator with, for example, 230VAC output voltage can, in turn, switch the switching relay, which can be designed, for example, for 230VAC input voltage. The switching relay, which can advantageously be designed as a switched-mode power supply, can, for example, convert 230VAC into 24VDC and in this way switch through the output relay at the secondary-side output, which can be designed for a low-voltage signal, for example.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Steuerungseinrichtung kann der primärseitige Eingang der Stromversorgungseinheit mit einem Versorgungsschaltrelais verbunden sein, wobei das Versorgungsschaltrelais insbesondere eine Einschaltstrombegrenzung und/oder eine Halbwellenausfallerkennung aufweist. Dadurch lassen sich die hohen Einschaltströme von insbesondere Ringkerntransformatoren am primärseitigen Eingang des Transformators begrenzen.According to an advantageous embodiment of the control device, the primary-side input of the power supply unit can be connected to a supply switching relay, the supply switching relay in particular having an inrush current limitation and / or half-wave failure detection. This allows the high inrush currents of, in particular, toroidal transformers to be limited at the primary-side input of the transformer.

Das Versorgungsschaltrelais kann beispielsweise über eine elektronische Schutzschaltung eine Vormagnetisierung des Transformators bewirken, welche einen zu hohen Einschaltstrom begrenzt. Eine elektronische Halbwellenausfallerkennung, welche ebenfalls günstigerweise in das Versorgungsschaltrelais integriert sein kann, kann wirksam einen Ausfall der Steuerungseinrichtung bei Netzschwankungen verhindern.The supply switching relay can bring about a premagnetization of the transformer, for example via an electronic protective circuit, which limits an excessively high inrush current. An electronic half-wave failure detection, which can also advantageously be integrated into the supply switching relay, can effectively prevent failure of the control device in the event of network fluctuations.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Steuerungseinrichtung kann das Heizelement als ein Flächenheizelement, insbesondere eine Heizfolie, bevorzugt eine Carbon-Heizfolie ausgebildet sein. Elektrische Flächenheizungen werden häufig mit Heizfolien als elektrische Heizelemente, insbesondere mit Carbon-Heizfolien, welche mit Kohlefasern oder so genannten Carbon-Nanotubes versehen sind, ausgestattet. Diese Heizfolien weisen elektrische Kennwerte auf, welche sich mit üblichen Stromversorgungseinheiten wie etwa Transformatoren auf effiziente Weise elektrisch versorgen lassen.According to an advantageous embodiment of the control device, the heating element can be designed as a surface heating element, in particular a heating film, preferably a carbon heating film. Electric surface heating systems are often equipped with heating foils as electric heating elements, in particular with carbon heating foils which are provided with carbon fibers or so-called carbon nanotubes. These heating foils have electrical characteristics which can be efficiently supplied with electricity using conventional power supply units such as transformers.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Steuerungseinrichtung kann das Ausgangsrelais als Hochleistungs-Relais, insbesondere als Niederspannungs-Hochstrom-Relais, ausgebildet sein. Mit einem solchen Hochleistungs-Relais kann eine besonders effiziente Steuerungseinrichtung für ein oder mehrere Heizelemente aufgebaut werden, da solche Hochleistungs-Relais elektrische Kenndaten aufweisen, welche für eine derartige Heizungssteuerung günstig sind. Hochleistungs-Relais werden üblicherweise mit einer Niederspannung im Bereich von 12V bis 48V geschaltet und weisen hohe Nennströme im Bereich von bis zu 500A auf. Dadurch können sie zur Steuerung von Heizfolien besonders vorteilhaft verwendet werden. Solche Hochleistungs-Relais werden in sehr großen Stückzahlen produziert und sind demzufolge kostengünstig erhältlich, wodurch sich eine kostengünstige Steuerungseinrichtung für ein Heizelement realisieren lässt.According to an advantageous embodiment of the control device, the output relay can be designed as a high-power relay, in particular as a low-voltage, high-current relay. With such a high-power relay, a particularly efficient control device for one or more heating elements can be set up, since such high-power relays have electrical characteristics which are favorable for such a heating control. High-performance relays are usually switched with a low voltage in the range from 12V to 48V and have high rated currents in the range of up to 500A. As a result, they can be used particularly advantageously to control heating foils. Such high-performance relays are produced in very large numbers and are consequently available at low cost, as a result of which an inexpensive control device for a heating element can be implemented.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Steuerungseinrichtung kann das Schaltrelais als Schaltnetzteil ausgebildet sein. Vorteilhaft kann das Schaltrelais insbesondere eine Ansteuerspannung in Höhe der Netzspannung und eine Ausgangsspannung im Niederspannungsbereich kleiner oder gleich 24V aufweisen.According to an advantageous embodiment of the control device, the switching relay can be designed as a switched-mode power supply. That can be advantageous Switching relays in particular have a control voltage equal to the line voltage and an output voltage in the low voltage range of less than or equal to 24V.

Das Schaltnetzteil kann beispielsweise 230VAC, welche von einem Thermostaten oder Schaltaktor als Steuersignal geliefert werden, in 24VDC wandeln und auf diese Weise das Ausgangsrelais am sekundärseitigen Ausgang, welches beispielsweise für ein Niederspannungssignal ausgelegt sein kann, durchschalten. Solche Schaltrelais werden in großen Stückzahlen produziert und sind demzufolge kostengünstig erhältlich, wodurch sich eine kostengünstige Steuerungseinrichtung für ein Heizelement realisieren lässt.The switched-mode power supply can, for example, convert 230VAC, which is supplied by a thermostat or switch actuator as a control signal, into 24VDC and in this way switch through the output relay at the secondary-side output, which can be designed for a low-voltage signal, for example. Such switching relays are produced in large numbers and are consequently available inexpensively, so that an inexpensive control device for a heating element can be implemented.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Steuerungseinrichtung kann die Stromversorgungseinheit ein Ringkerntransformator sein. Ringkerntransformatoren vereinigen auf günstige Art hohe Leistungen mit kompakter Bauweise und geringem magnetischem Streufeld und sind demzufolge für eine Verwendung in einem Gebäude für eine Heizungssteuerung vorteilhaft geeignet. Alternativ kann die Stromversorgungseinheit ein Netzteil sein.According to an advantageous embodiment of the control device, the power supply unit can be a toroidal core transformer. Toroidal transformers combine high power with a compact design and low magnetic stray field in a favorable way and are therefore advantageously suitable for use in a building for heating control. Alternatively, the power supply unit can be a power supply unit.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Steuerungseinrichtung können an die Stromversorgungseinheit mehrere Heizelemente angeschlossen sein. Insbesondere ein Ringkerntransformator kann auf effiziente Weise mehrere Heizelemente gleichzeitig mit elektrischer Leistung versorgen, sodass mit nur einer Stromversorgungseinheit eine Flächenheizung eines ganzen Gebäudes elektrisch betrieben werden kann.According to an advantageous embodiment of the control device, several heating elements can be connected to the power supply unit. In particular, a toroidal transformer can efficiently supply several heating elements with electrical power at the same time, so that surface heating of an entire building can be operated electrically with just one power supply unit.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Steuerungseinrichtung kann das wenigstens eine Heizelement über Klemmen, insbesondere über wenigstens eine Sicherungsklemme und eine Klemme mit dem Ausgangsrelais verbunden sein. Insbesondere Sicherungsreihenklemmen oder Durchgangsklemmen sind elektrische Standardbauteile, welche insbesondere im Installationsbereich, beispielsweise in einer sogenannten Hutschienen-Aufbauweise, vielfältig verwendet werden. Damit sind die Bauteile kostengünstig, sodass sich damit eine effiziente Steuerungseinrichtung aufbauen lässt.According to an advantageous embodiment of the control device, the at least one heating element can be connected to the output relay via terminals, in particular via at least one fuse terminal and one terminal. In particular, modular fuse terminals or through-type terminals are standard electrical components which are used in a variety of ways, particularly in the installation area, for example in what is known as a top hat rail construction. The components are thus inexpensive, so that an efficient control device can be built with them.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Steuerungseinrichtung kann wenigstens eines von Ausgangsrelais, Schaltrelais, Sicherungsklemmen, Klemmen, auf einer Tragschiene, insbesondere einer Hutschiene, montiert sein. Alternativ oder zusätzlich können zwei oder mehr dieser Komponenten auf einer gemeinsamen Platine angeordnet sein.According to an advantageous embodiment of the control device, at least one of output relays, switching relays, fuse terminals, clamps can be mounted on a support rail, in particular a top hat rail. Alternatively or additionally, two or more of these components can be arranged on a common circuit board.

Elektrische Standardbauteile werden insbesondere im Installationsbereich häufig mit einer sogenannten Hutschienen-Aufbauweise kombiniert. Damit lassen sich auf besonders einfache Art Steuerungsgehäuse schnell aufbauen. Für die Hutschienentechnik sind außerdem die vielfältigsten Bauteile, bis hin zu PCs erhältlich. Solche Bauteile sind kostengünstig, sodass sich damit eine effiziente Steuerungseinrichtung aufbauen lässt.Standard electrical components are often combined with what is known as a top-hat rail design, particularly in the installation area. This means that control housings can be quickly assembled in a particularly simple way. A wide variety of components, including PCs, are also available for top-hat rail technology. Such components are inexpensive, so that they can be used to build an efficient control device.

Darüber hinaus kann ein standardisierter, insbesondere modularer Aufbau einer Steuerungseinrichtung in einem Steuerungsgehäuse ermöglicht werden, so dass die Steuerungseinrichtung auf einfache Weise an unterschiedliche Größen und Anzahl von Flächenheizungen in Gebäuden angepasst werden kann.In addition, a standardized, in particular modular, construction of a control device in a control housing can be made possible, so that the control device can be easily adapted to different sizes and numbers of surface heating systems in buildings.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Steuerungseinrichtung kann ein Steuerungsgehäuse zur Aufnahme von wenigstens einem Ausgangsrelais, einem Schaltrelais, und/oder einer Sicherungsklemme und/oder einer Klemme vorgesehen sein. Insbesondere kann das Steuerungsgehäuse zur Aufnahme von wenigstens einer Stromversorgungseinheit, und einem Ausgangsrelais, einem Schaltrelais, und/oder einer Sicherungsklemme und/oder einer Klemme vorgesehen sein. Mittels der Integration aller benötigten Komponenten der Steuerungseinrichtung in einem Steuerungsgehäuse kann eine besonders kompakte Einheit für eine Heizungssteuerung dargestellt werden, die sich auf günstige Weise in ein Gebäude auf kleinem Bauraum integrieren lässt.According to an advantageous embodiment of the control device, a control housing can be provided to accommodate at least one output relay, a switching relay, and / or a fuse terminal and / or a terminal. In particular, the control housing can be provided to accommodate at least one power supply unit, and an output relay, a switching relay, and / or a fuse terminal and / or a terminal. By integrating all of the required components of the control device in a control housing, a particularly compact unit for a heating control can be produced, which can be integrated into a building in a small installation space in a cost-effective manner.

Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Betreiben einer Steuerungseinrichtung für wenigstens ein Heizelement, insbesondere einer elektrischen Flächenheizung, vorgeschlagen, umfassend wenigstens einer Stromversorgungseinheit mit einem primärseitigen Eingang und wenigstens einem sekundärseitigen Ausgang. Die Stromversorgungseinheit stellt am Ausgang eine Niederspannung, insbesondere eine Niederspannung kleiner als oder gleich 60V, insbesondere im Bereich 24V bis 48V, bereit. Die Stromversorgungseinheit ist zur Versorgung des wenigstens einen Heizelements vorgesehen, wobei am wenigstens einen sekundärseitigen Ausgang der Stromversorgungseinheit ein Ausgangsrelais vorgesehen ist, welches den wenigstens einen sekundärseitigen Ausgang mit dem wenigstens einen Heizelement verbindet.According to a further aspect of the invention, a method for operating a control device for at least one heating element, in particular an electric surface heating system, is proposed, comprising at least one power supply unit with an input on the primary side and at least one output on the secondary side. The power supply unit provides a low voltage at the output, in particular a low voltage less than or equal to 60V, in particular in the range of 24V to 48V. The power supply unit is provided for supplying the at least one heating element, an output relay being provided at the at least one secondary-side output of the power supply unit, which connects the at least one secondary-side output to the at least one heating element.

Die Stromversorgungseinheit wird erst mit der Netzspannung verbunden, danach wird die Niederspannung auf das Ausgangsrelais für das wenigstens eine Heizelement durchgeschaltet.The power supply unit is first connected to the mains voltage, then the low voltage is switched through to the output relay for the at least one heating element.

Die Stromversorgungseinheit muss vorteilhaft zum Betrieb des wenigstens einen Heizelements nur einmal über den primärseitigen Eingang eingeschaltet werden. Die elektrische Leistung für die in einzelnen Räumen verteilten Heizelemente wird am sekundärseitigen Ausgang der Stromversorgungseinheit hinzugeschaltet oder abgeschaltet. Das Ausgangsrelais am sekundärseitigen Ausgang kann von einem Schaltrelais geschaltet werden, welches wiederum über einen Thermostaten gesteuert werden kann. Das Ausgangsrelais am sekundärseitigen Ausgang kann dann die jeweilige Leistung des Heizelements in einem bestimmten Raum schalten.The power supply unit advantageously only has to be switched on once via the primary-side input to operate the at least one heating element. The electrical power for the heating elements distributed in individual rooms is on secondary-side output of the power supply unit switched on or off. The output relay at the secondary output can be switched by a switching relay, which in turn can be controlled by a thermostat. The output relay at the secondary output can then switch the respective output of the heating element in a certain room.

Da die Stromversorgungseinheit beim Betrieb der Heizung nur einmal eingeschaltet werden muss, muss der hohe Einschaltstrom auch nur einmal begrenzt werden. Dadurch lässt sich die Lebensdauer der beteiligten Bauelemente verlängern.Since the power supply unit only needs to be switched on once when the heater is in operation, the high inrush current only needs to be limited once. This allows the service life of the components involved to be extended.

Mit der erfindungsgemäßen Betriebsverfahren einer elektrischen Flächenheizung können mit einer Stromversorgungseinheit Heizelemente in verschiedenen Räumen eines Gebäudes elektrisch versorgt und geschaltet werden. Dadurch kann eine besonders effiziente Versorgung einer elektrischen Flächenheizung sichergestellt werden.With the operating method of an electric surface heating system according to the invention, heating elements in different rooms of a building can be electrically supplied and switched with one power supply unit. A particularly efficient supply of an electrical surface heating system can thereby be ensured.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens kann das Ausgangsrelais über ein Schaltrelais geschaltet werden. Insbesondere kann das Ausgangsrelais in Abhängigkeit eines Ausganssignals eines Thermostaten und/oder eines Schaltaktors geschaltet werden. Ein Heizelement kann auf diese Weise besonders günstig temperaturabhängig und/oder zeitabhängig über das Ausgangsrelais am sekundärseitigen Ausgang der Stromversorgungseinheit geschaltet werden.According to an advantageous embodiment of the method, the output relay can be switched via a switching relay. In particular, the output relay can be switched as a function of an output signal from a thermostat and / or a switching actuator. In this way, a heating element can be switched particularly favorably as a function of temperature and / or time via the output relay at the output of the power supply unit on the secondary side.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens kann der primärseitige Eingang der Stromversorgungseinheit über ein Versorgungsschaltrelais gesteuert werden, wobei das Versorgungsschaltrelais insbesondere eine Einschaltstrombegrenzung und/oder eine Halbwellenausfallerkennung aufweist. Dadurch lassen sich die hohen Einschaltströme von insbesondere Ringkerntransformatoren am primärseitigen Eingang des Transformators begrenzen. Eine elektronische Halbwellenausfallerkennung, welche ebenfalls günstigerweise in das Versorgungsschaltrelais integriert sein kann, kann wirksam einen Ausfall der Steuerungseinrichtung bei Netzschwankungen verhindern.According to an advantageous embodiment of the method, the primary-side input of the power supply unit can be controlled via a supply switching relay, the supply switching relay in particular having an inrush current limitation and / or half-wave failure detection. This allows the high inrush currents of, in particular, toroidal transformers to be limited at the primary-side input of the transformer. An electronic half-wave failure detection, which can also advantageously be integrated into the supply switching relay, can effectively prevent failure of the control device in the event of network fluctuations.

Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine Verwendung eines Hochleistungs-Relais als Ausgangsrelais einer Steuerungseinrichtung für wenigstens ein Heizelement, insbesondere eine elektrische Flächenheizung, vorgeschlagen. Mit einem solchen Hochleistungs-Relais kann eine besonders effiziente Steuerungseinrichtung für ein oder mehrere Heizelemente aufgebaut werden, da solche Hochleistungs-Relais elektrische Kenndaten aufweisen, welche für eine Heizungssteuerung günstig sind. Hochleistungs-Relais werden üblicherweise mit einer Niederspannung im Bereich von 5V bis 48V geschaltet und weisen hohe Nennströme im Bereich von bis zu 500A auf. Dadurch können sie zur Steuerung von Heizfolien vorteilhaft verwendet werden. Solche Hochleistungs-Relais werden in sehr großen Stückzahlen produziert und sind demzufolge kostengünstig erhältlich, wodurch sich eine kostengünstige Steuerungseinrichtung für ein Heizelement realisieren lässt.According to a further aspect of the invention, the use of a high-power relay as an output relay of a control device for at least one heating element, in particular an electric surface heater, is proposed. A particularly efficient control device for one or more heating elements can be set up with such a high-power relay, since such high-power relays have electrical characteristics which are favorable for heating control. High-performance relays are usually switched with a low voltage in the range from 5V to 48V and have high rated currents in the range of up to 500A. This means that they can be used advantageously to control heating foils. Such high-performance relays are produced in very large numbers and are consequently available at low cost, as a result of which an inexpensive control device for a heating element can be implemented.

Zeichnungdrawing

Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Zeichnungen, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.Further advantages emerge from the following description of the drawings. Exemplary embodiments of the invention are shown in the drawings. The drawings, the description and the claims contain numerous features in combination. The person skilled in the art will expediently also consider the features individually and combine them into meaningful further combinations.

Es zeigen beispielhaft:

1 ein Blockschaltbild einer Steuerungseinrichtung für wenigstens zwei Heizelemente, insbesondere einer elektrischen Flächenheizung nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung; und
2 eine Draufsicht auf ein Steuerungsgehäuse mit integrierten Komponenten einer Steuerungseinrichtung für wenigstens vier Heizelemente, insbesondere einer elektrischen Flächenheizung nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.

It shows by way of example:

1 a block diagram of a control device for at least two heating elements, in particular an electric surface heating according to an embodiment of the invention; and
2 a plan view of a control housing with integrated components of a control device for at least four heating elements, in particular an electrical surface heating according to an embodiment of the invention.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

In den Figuren sind gleichartige oder gleichwirkende Komponenten mit gleichen Bezugszeichen beziffert. Die Figuren zeigen lediglich Beispiele und sind nicht beschränkend zu verstehen.Components of the same type or having the same effect are numbered with the same reference symbols in the figures. The figures show only examples and are not to be understood as restrictive.

Im Folgenden verwendete Richtungsterminologie mit Begriffen wie „links“, „rechts“, „oben“, „unten“, „davor“, „dahinter“, „danach“ und dergleichen dient lediglich dem besseren Verständnis der Figuren und soll in keinem Fall eine Beschränkung der Allgemeinheit darstellen. Die dargestellten Komponenten und Elemente, deren Auslegung und Verwendung können im Sinne der Überlegungen eines Fachmanns variieren und an die jeweiligen Anwendungen angepasst werden.Directional terminology used in the following with terms such as “left”, “right”, “up”, “down”, “in front of”, “behind”, “after” and the like serves only for a better understanding of the figures and is in no way intended to be a restriction to the general public. The components and elements shown, their design and use can vary according to the considerations of a person skilled in the art and can be adapted to the respective applications.

1 zeigt ein Blockschaltbild einer Steuerungseinrichtung 100 für zwei Heizelemente 20, insbesondere einer elektrischen Flächenheizung nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. 1 shows a block diagram of a control device 100 for two heating elements 20th , in particular an electric surface heating according to an embodiment of the invention.

Die Steuerungseinrichtung 100 umfasst eine Stromversorgungseinheit 10, die in diesem Ausführungsbeispiel als Transformator 11 ausgebildet ist, mit einem primärseitigen Eingang 42 und wenigstens einem sekundärseitigen Ausgang 44. Der Transformator 11 kann auch mehrere Ausgänge 44 mit verschiedenen Sekundärspannungsabgriffen aufweisen. Das in 1 dargestellte Transformatorsymbol weist beispielsweise Sekundärspannungsabgriffe von 24V, 32V, und 45V auf. Weiter kann der Transformator 11 beispielsweise einen Temperaturschutzschalter 46 aufweisen, der beispielsweise bei Überschreiten einer Grenztemperatur (hier 130°C) die Primärseite abschaltet.The control device 100 includes a power supply unit 10 that in this Embodiment as a transformer 11 is formed with a primary-side input 42 and at least one secondary output 44 . The transformer 11 can also have multiple outputs 44 with different secondary voltage taps. This in 1 The transformer symbol shown has, for example, secondary voltage taps of 24V, 32V, and 45V. The transformer can continue 11 for example a temperature protection switch 46 which, for example, switches off the primary side when a limit temperature is exceeded (here 130 ° C).

Der Transformator 11 transformiert eine erste Spannung, insbesondere eine Netzspannung auf der Primärseite auf eine zweite Spannung auf der Sekundärseite, insbesondere eine Niederspannung, insbesondere eine Niederspannung kleiner als oder gleich wie 60V, insbesondere im Bereich 24V bis 48V.The transformer 11 transforms a first voltage, in particular a mains voltage on the primary side, to a second voltage on the secondary side, in particular a low voltage, in particular a low voltage less than or equal to 60V, in particular in the range of 24V to 48V.

Der primärseitige Eingang 42 des Transformators 11 ist über ein Versorgungsschaltrelais 12 mit dem Netzanschluss 14 verbunden, um die Stromversorgungseinheit 10 einzuschalten oder auszuschalten.The primary-side entrance 42 of the transformer 11 is via a supply switching relay 12th with the mains connection 14th connected to the power supply unit 10 on or off.

Das Versorgungsschaltrelais 12 kann beispielsweise ein elektronisches Relais, oder ein Einschaltstrombegrenzer zum Schalten von Transformatoren sein. Solche elektronischen Relais können einen oder mehrere Einphasentransformatoren im Leerlauf oder unter Last ohne Einschaltstromstoß einschalten. Durch dieses Sanft-Einschalt-Verfahren wird der Einschaltstromstoß vermieden und nicht nur begrenzt. Weiter können solche elektronischen Relais über eine Halbwellenausfallerkennung mit insbesondere einer schnellen Wiedereinschaltung verfügen.The supply switching relay 12th can be, for example, an electronic relay or an inrush current limiter for switching transformers. Such electronic relays can switch on one or more single-phase transformers when idling or under load without inrush current. This soft switch-on procedure avoids the inrush current and does not only limit it. Furthermore, such electronic relays can have a half-wave failure detection with, in particular, a quick restart.

Das Versorgungsschaltrelais 12 weist so insbesondere eine Einschaltstrombegrenzung und/oder eine Halbwellenausfallerkennung auf. Der primärseitige Eingang 42 des Transformators 11 kann so über das Versorgungsschaltrelais 12 gesteuert werden, dass hohe Einschaltströme begrenzt oder sogar vermieden werden. Außerdem kann über die Halbwellenausfallerkennung ein mögliches Ausschalten der Steuereinrichtung bei Netzschwankungen vermieden oder zumindest auf ein möglichst geringes Zeitintervall begrenzt werden.The supply switching relay 12th thus has in particular inrush current limitation and / or half-wave failure detection. The primary-side entrance 42 of the transformer 11 can be done via the supply switching relay 12th be controlled so that high inrush currents are limited or even avoided. In addition, a possible switching off of the control device in the event of network fluctuations can be avoided or at least limited to the shortest possible time interval via the half-wave failure detection.

Der Transformator 11, der als Ringkerntransformator ausgebildet sein kann, ist zur elektrischen Versorgung der beiden Heizelemente 20 vorgesehen, welche in zwei schematisch eingezeichneten Räumen 50, 52 eines Gebäudes angeordnet sind. Die Heizelemente 20 können beispielsweise als Flächenheizelemente, insbesondere eine Heizfolie, bevorzugt eine so genannte Carbon-Heizfolie, ausgebildet sein.The transformer 11 , which can be designed as a toroidal transformer, is for the electrical supply of the two heating elements 20th provided, which in two schematically drawn rooms 50 , 52 of a building are arranged. The heating elements 20th can for example be designed as surface heating elements, in particular a heating foil, preferably a so-called carbon heating foil.

Am sekundärseitigen Ausgang 44 des Transformators 11 ist jeweils ein Ausgangsrelais 16 vorgesehen ist, welches den sekundärseitigen Ausgang 44 mit dem Heizelement 20 verbindet. Ein Widerstandssymbol im Heizelement 20 soll den elektrischen Verbraucher symbolisieren.At the secondary output 44 of the transformer 11 is an output relay each 16 is provided, which is the secondary-side output 44 with the heating element 20th connects. A resistance symbol in the heating element 20th should symbolize the electrical consumer.

Das Ausgangsrelais 16 ist jeweils mit einem Schaltrelais 18 verbunden, welches über einen Thermostaten 22 gesteuert wird. Der Ausgang des Ausgangsrelais 16 wird so über das Schaltrelais 18 geschaltet, insbesondere in Abhängigkeit eines Ausganssignals des Thermostaten 22. Dadurch kann eine Temperaturregelung der Ansteuerung des Heizelements 20 realisiert werden.The output relay 16 is each with a switching relay 18th connected, which via a thermostat 22nd is controlled. The output of the output relay 16 is so via the switching relay 18th switched, in particular as a function of an output signal from the thermostat 22nd . This enables temperature control of the control of the heating element 20th will be realized.

Das Schaltrelais 18 kann als Schaltnetzteil ausgebildet sein, und kann insbesondere eine Ansteuerspannung in Höhe der Netzspannung, 230VAC, und eine Ausgangsspannung im Niederspannungsbereich zwischen 5V und 48V, insbesondere kleiner oder gleich 24V aufweisen. Ausgangsspannungen von üblichen Thermostaten oder Schaltaktoren liegen häufig bei 230VAC, während Ansteuerspannungen von Ausgangsrelais 16 zum Schalten hoher Ströme üblicherweise im Niederspannungsbereich liegen. Typische Ausgangsleistungen solcher Schaltrelais 18 können in der Größenordnung von 10W liegen, sodass ein Ausgangsrelais 16 im Niederspannungsbereich damit zuverlässig geschaltet werden kann.The switching relay 18th can be designed as a switched-mode power supply and can in particular have a control voltage equal to the line voltage, 230VAC, and an output voltage in the low voltage range between 5V and 48V, in particular less than or equal to 24V. Output voltages from conventional thermostats or switch actuators are often 230VAC, while control voltages from output relays 16 for switching high currents are usually in the low-voltage range. Typical output power of such switching relays 18th can be on the order of 10W, making an output relay 16 can be switched reliably in the low-voltage range.

Ausgangsrelais 16, Schaltrelais 18 und Thermostat 22 sind bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel für die elektrische Versorgung jeden Raums 50, 52 getrennt vorgesehen. Als Ausgangsrelais 16 ist Hochleistungs-Relais, insbesondere die Verwendung eines Niederspannungs-Hochstrom-Relais, in der Steuerungseinrichtung 100 vorgesehen. Ein solches Ausgangsrelais 16 kann mit 24VDC geschaltet werden und einen entsprechenden Nennstrom von 300A aufweisen, der für den Betrieb von Heizelementen 20 für eine elektrische Flächenheizung ausreichend ist.Output relay 16 , Switching relay 18th and thermostat 22nd are at the in 1 illustrated embodiment for the electrical supply of each room 50 , 52 provided separately. As an output relay 16 is high-power relay, especially the use of a low-voltage high-current relay in the control device 100 intended. Such an output relay 16 can be switched with 24VDC and have a corresponding nominal current of 300A, which is necessary for the operation of heating elements 20th is sufficient for electrical surface heating.

Der Betrieb der Steuerungseinrichtung 100 sieht vor, dass der Transformator 11 zuerst mit der Netzspannung am Netzanschluss 14 verbunden wird, wobei mögliche Einschaltstromspitzen durch das Versorgungsschaltrelais am primärseitigen Eingang 42 des Transformators 11 begrenzt werden. Ist der Transformator 11 mit dem Netzanschluss 14 verbunden, kann die Niederspannung des sekundärseitigen Ausgangs 44 auf das Ausgangsrelais 16 für das Heizelement 20 durchgeschaltet werden. Danach kann der Ausgang 48 des Ausgangsrelais 16 so über das Schaltrelais 18 insbesondere in Abhängigkeit eines Ausganssignals des Thermostaten 22 geschaltet werden. Damit wird das Heizelement 20 mit elektrischer Leistung versorgt.The operation of the control device 100 provides that the transformer 11 first with the mains voltage at the mains connection 14th is connected, with possible inrush current peaks through the supply switching relay at the primary-side input 42 of the transformer 11 be limited. Is the transformer 11 with the mains connection 14th connected, the low voltage of the secondary output 44 on the output relay 16 for the heating element 20th be switched through. Then the exit can 48 of the output relay 16 so about the switching relay 18th in particular as a function of an output signal from the thermostat 22nd switched. This becomes the heating element 20th supplied with electrical power.

2 zeigt eine Draufsicht auf ein Steuerungsgehäuse 40 mit integrierten Komponenten einer Steuerungseinrichtung 100 für wenigstens vier Heizelemente, insbesondere einer elektrischen Flächenheizung, nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. 2 shows a plan view of a control housing 40 with integrated components of a control device 100 for at least four heating elements, in particular an electric surface heating system, according to an embodiment of the invention.

In dem Steuerungsgehäuse 40 in 2 sind ein Ringkerntransformator 11 mit einem Versorgungsschaltrelais 12, sowie das Ausgangsrelais 16, das Schaltrelais 18, die Sicherungsreihenklemmen 24, 25, und die Durchgangsklemmen 26, 27 für die elektrische Versorgung von wenigstens vier Heizelementen verbaut. Ausgangsrelais 16, Schaltrelais 18, Sicherungsreihenklemmen 24, 25, und Durchgangsklemmen 26, 27 sind jeweils auf einer Tragschiene 28 in Form einer Hutschiene montiert. Bezugszeichen sind aus Gründen der Übersichtlichkeit jeweils nur für die Versorgung eines Heizelements angegeben.In the control housing 40 in 2 are a toroidal transformer 11 with a supply switching relay 12th , as well as the output relay 16 , the switching relay 18th , the fuse terminal blocks 24 , 25th , and the through terminals 26th , 27 installed for the electrical supply of at least four heating elements. Output relay 16 , Switching relay 18th , Fuse terminal blocks 24 , 25th , and through terminals 26th , 27 are each on a mounting rail 28 mounted in the form of a top hat rail. For the sake of clarity, reference symbols are only given for the supply of a heating element.

Ein Heizelement (in 2 nicht dargestellt) wird dabei beispielsweise über die Klemmen 24, 26 mit dem Ausgang 48 des Ausgangsrelais 16 verbunden. Klemme 24 ist beispielsweise als Sicherungsreihenklemme und Klemme 26 als Durchgangsklemme ausgebildet. Ein anderes Heizelement ist beispielsweise über die Klemmen 25, 27 mit dem Ausgang 48 des entsprechenden Ausgangsrelais 16 verbunden. Klemme 25 ist beispielsweise als Sicherungsreihenklemme und Klemme 27 als Durchgangsklemme ausgebildet.A heating element (in 2 not shown) is for example via the terminals 24 , 26th with the exit 48 of the output relay 16 connected. Clamp 24 is for example as a fuse terminal block and terminal 26th designed as a through terminal. Another heating element is, for example, over the clamps 25th , 27 with the exit 48 of the corresponding output relay 16 connected. Clamp 25th is for example as a fuse terminal block and terminal 27 designed as a through terminal.

Ein Thermostat 22 steuert das Schaltrelais 18 an. Natürlich können auch für die anderen Schaltrelais 18 in dem Steuerungsgehäuse 40 eigene Thermostaten 22 vorgesehen sein.A thermostat 22nd controls the switching relay 18th at. Of course, you can also use the other switching relays 18th in the control housing 40 own thermostats 22nd be provided.

Bei dem Ausführungsbeispiel in 2 ist als Stromversorgungseinheit 10 ein Transformator 11 in Form eines Ringkerntransformators mit einer Leistung von beispielsweise 2400VA vorgesehen. Eine Eingangsspannung von 230VAC wird über das Versorgungsschaltrelais 12 mit maximal 16A auf den primärseitigen Eingang 42 des Transformators 11 geschaltet.In the embodiment in 2 is used as a power supply unit 10 a transformer 11 in the form of a toroidal transformer with an output of, for example, 2400VA. An input voltage of 230VAC is supplied via the supply switching relay 12th with a maximum of 16A on the primary-side input 42 of the transformer 11 switched.

Die Ausgangsspannung am sekundärseitigen Ausgang 44 beträgt 24VAC und wird über die Anschlussleitungen 34 auf das Ausgangsrelais 16 gespeist, welches einen Nennstrom von 300A aufweist. Das Ausgangsrelais 16 wird über das Schaltrelais 18, welches sein Signal über den Thermostat 22 bekommt, angesteuert. Der Ausgang des Ausgangsrelais 16 mit dem Heizstrom wird über die Anschlussleitungen 36 auf die Sicherungsreihenklemmen 24, sowie über die Anschlussleitungen 38 auf die Durchgangsklemmen 26 gespeist. Heizelemente sind jeweils über die symbolisch angedeuteten Anschlussleitungen 30, bzw. 34 an die Sicherungsreihenklemmen 24 und die Durchgangsklemmen 26 angeschlossen.The output voltage at the secondary output 44 is 24VAC and is via the connecting cables 34 on the output relay 16 fed, which has a nominal current of 300A. The output relay 16 is via the switching relay 18th which his signal via the thermostat 22nd gets driven. The output of the output relay 16 with the heating current is via the connecting cables 36 on the fuse terminal blocks 24 , as well as via the connecting cables 38 on the through terminals 26th fed. Heating elements are in each case via the symbolically indicated connecting lines 30th , or. 34 to the fuse terminal blocks 24 and the through terminals 26th connected.

In dem Steuerungsgehäuse 40 sind in einem vierten Strang weitere Sicherungsreihenklemmen 25 sowie Durchgangsklemmen 27 angeordnet, welche als größere Einheiten eingezeichnet sind. Diese Sicherungsreihenklemmen 25 und Durchgangsklemmen 27 können zum Anschluss von mehreren Heizelementen mit mehr Klemmen ausgebildet sein.In the control housing 40 there are additional fuse terminal blocks in a fourth line 25th as well as through terminals 27 arranged, which are shown as larger units. These fuse terminal blocks 25th and through terminals 27 can be designed for the connection of several heating elements with more terminals.

Eine solche Steuerungseinrichtung 100 für eine Flächenheizung kann sehr kompakt aufgebaut werden. Mit den angegebenen elektrischen Werten der einzelnen Komponenten kann beispielsweis ein Durchmesser des Ringkerntransformators 11 typischerweise L3=260 mm betragen. Eine Länge einer Hutschiene kann L4=230 mm, eine Höhe der Klemmen 24, 25, 26, 27 und Schaltrelais 18 kann L5=90 mm betragen. Somit können alle Komponenten in einem Steuerungsgehäuse 40 von L1=400 mm und L2=550 mm untergebracht werden.Such a control device 100 for surface heating can be built very compact. With the specified electrical values of the individual components, for example, a diameter of the toroidal transformer 11 typically L3 = 260 mm. The length of a top-hat rail can be L4 = 230 mm, the height of the terminals 24 , 25th , 26th , 27 and switching relays 18th can be L5 = 90 mm. Thus, all components can be in one control housing 40 of L1 = 400 mm and L2 = 550 mm can be accommodated.

Die Anordnung erlaubt einen modularen Aufbau einer Steuerungseinrichtung 100.

10: Stromversrogungseinheit
11: Transformator
12: Versorgungsschaltrelais
14: Netzanschluss
16: Ausgangsrelais
18: Schaltrelais
20: Heizelement
22: Thermostat
24: Sicherungsreihenklemmen
25: Sicherungsreihenklemmen
26: Durchgangsklemmen
27: Durchgangsklemmen
28: Hutschiene
30: Anschluss Heizelement
32: Anschluss Heizelement
34: Anschluss Schaltrelais
36: Anschluss Sicherungsreihenklemmen
38: Anschluss Durchgangsklemmen
40: Steuerungsgehäuse
42: Primärseite
44: Sekundärseite
46: Temperaturschutzschalter
48: Ausgang
50: Raum
52: Raum
100: Steuerungseinrichtung
L1: Höhe Steuergehäuse
L2: Länge Steuergehäuse
L3: Durchmesser Trafo
L4: Länge Hutschiene
L5: Höhe Klemmen

The arrangement allows a modular construction of a control device 100 .

10: Power supply unit
11: transformer
12th: Supply switching relay
14th: Mains connection
16: Output relay
18th: Switching relay
20th: Heating element
22nd: thermostat
24: Fuse terminal blocks
25th: Fuse terminal blocks
26th: Through terminals
27: Through terminals
28: Top hat rail
30th: Connection heating element
32: Connection heating element
34: Connection of switching relay
36: Connection of fuse terminal blocks
38: Connection through terminals
40: Control housing
42: Primary side
44: Secondary side
46: Temperature protection switch
48: output
50: room
52: room
100: Control device
L1: Height of control housing
L2: Control housing length
L3: Transformer diameter
L4: Length of top-hat rail
L5: Height clamps

Claims

Control device (100) for at least one heating element (20), in particular an electric surface heating system, comprising at least one power supply unit (10) with a primary-side input (42) and at least one secondary-side output (44), which power supply unit (10) at the output (44) provides a low voltage, in particular a low voltage less than or equal to 60V, in particular in the range 24V to 48V, and which power supply unit (10) is provided for the electrical supply of the at least one heating element (20), with the at least one secondary-side output (44) being the Power supply unit (10) an output relay (16) is provided which connects the at least one secondary-side output (44) to the at least one heating element (20).

Control device according to Claim 1 , characterized in that the output relay (16) is connected to a switching relay (18) which can be controlled in particular via a thermostat (22) and / or a switching actuator.

Control device according to Claim 1 or 2 , characterized in that the primary-side input (42) of the power supply unit (10) is connected to a supply switching relay (12), the supply switching relay (12) in particular having an inrush current limitation and / or half-wave failure detection.

Control device according to one of the preceding claims, characterized in that the heating element (20) is designed as a flat heating element, in particular as a heating foil, preferably as a carbon heating foil.

Control device according to one of the preceding claims, characterized in that the output relay (16) is designed as a high-power relay, in particular as a low-voltage, high-current relay.

Control device according to one of the Claims 2 to 5 , characterized in that the switching relay (18) is designed as a switched-mode power supply.

Control device according to one of the preceding claims, characterized in that the power supply unit (10) is a toroidal core transformer (11).

Control device according to one of the preceding claims, characterized in that the power supply unit (10) is a power pack.

Control device according to one of the preceding claims, characterized in that several heating elements (20) are connected to the power supply unit (10).

Control device according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one heating element (20) via terminals (24, 25, 26, 27), in particular via in each case at least one fuse terminal block (24, 25) and a through terminal (26, 27), is connected to the output relay (16).

Control device according to one of the preceding claims, characterized in that at least one of output relays (16), switching relays (18), fuse terminal blocks (24, 25), through-type terminals (26, 27) is mounted on a support rail (28), in particular a top hat rail and / or two or more of the components are arranged on a common circuit board.

Control device according to one of the preceding claims, characterized in that a control housing (40) is provided to accommodate at least one output relay (16), a switching relay (18), and / or a fuse terminal block (24) and / or a through terminal (26) , in particular for receiving at least one power supply unit (10), and an output relay (16), a switching relay (18), and / or a fuse terminal block (24) and / or a through terminal (26) is provided.

Method for operating a control device (100) according to one of the preceding claims for at least one heating element (20), in particular an electric surface heating system, comprising at least one power supply unit (10) with a primary-side input (42) and at least one secondary-side output (44), which Power supply unit (10) at the output (44) provides a low voltage of less than or equal to 60V, in particular in the range of 24V to 48V, and which power supply unit (10) is used to supply the at least one heating element (20) is provided, with an output relay (16) being provided at the at least one secondary-side output (44) of the power supply unit (10), which connects the at least one secondary-side output (44) to the at least one heating element (20), the power supply unit (10) is first connected to the mains voltage and then the low voltage is switched through to the output relay (16) for the at least one heating element (20).

Procedure according to Claim 13 , characterized in that the output relay (16) is switched via a switching relay (18), in particular is switched as a function of an output signal of a thermostat (22) and / or a switching actuator.

Procedure according to Claim 13 or 14th , characterized in that the primary-side input (42) of the power supply unit (10) is controlled via a supply switching relay (12) or an inrush current limiter, the supply switching relay (12) in particular having an inrush current limitation and / or half-wave failure detection.

Use of a high-power relay as an output relay (16) of a control device (100) according to one of the Claims 1 to 12th for at least one heating element (20), in particular an electric surface heater.