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Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum selbsttätigen Regeln der
Vorlauftemperatur einer Sammelheizungsanlage, bei der ein in die Vorlaufleitung
eingebauter und mindestens ein in Abhängigkeit von der Außen- oder/und der Raumtemperatur
stehender mechanischer Vorlauf-Ausdehnungsthermostat ein Stellglied für die Wärmezufuhr
steuern.
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Bei den üblichen Regeleinrichtungen dieser Art steuert ein in die
Vorlaufleitung des Heizmediums eingebautes Regelorgan ein die Wärmezufuhr regelndes
Stellglied, wie z. B. die Luftklappe einer Kesselfeuerung, ein Mischventil oder
bei Ölheizungen den Ölbrenner des Kessel, während mindestens ein unter der Wirkung
der Außentemperatur bzw. einer Innenraumtemperatur stehendes Organ die von dem Vorlauftemperaturregelorgan
bewirkte Steuerung des Stellgliedes bei fallender Außen- bzw. Innenraumtemperatur
im Sinne einer Erhöhung der Vorlauftemperatur und bei steigender Außen- bzw. Innenraumtemperatur
im Sinne einer Erniedrigung der Vorlauftemperatur korrigiert. Diese bekannten Regeleinrichtungen
arbeiten entweder mit mechanisch wirkenden Ausdehnungsthermostaten, die vorzugsweise
mit einer Ausdehnungsflüssigkeit gefüllt sind, oder mit elektrisch wirkenden Temperaturmeßgeräten.
Die rein mechanischen Regeleinrichtungen haben zwar den Vorteil eines großen Arbeitsvermögens,
dafür aber den Nachteil, daß die Arbeitskörper des Außen-bzw. Raumtemperaturthermostaten
und des Vorlaufthermostaten durch Kapillarrohre miteinander verbunden werden itggsen.
Solche Kapillarrohre sind einerseits in der .Herstellung teuer und andererseits
schwierig zu verlegen @ und auch, wie dies z. B. bei Ausfall des Außenthermostaten
notwendig sein kann, oft nur umständlich zu demontieren. Umgekehrt ist bei den auf
rein elektrischer Basis arbeitenden Regeleinrichtungen zwar die Verlegung der erforderlichen
Leitungen besonders einfach, aber dafür ist das Arbeitsvermögen derselben verhältnismäßig
gering, so daß besondere Verstärker vorgesehen werden müssen. Auch sind manche Bauteile
der elektrischen Regler in der Herstellung teurer als die mechanischen Bauteile
von Ausdehnungsthermostaten.
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Es ist auch bereits bekannt, mechanische Ausdehnungsthermostaten mit
elektrischen Hilfsheizvorrichtungen zu versehen, jedoch dienen diese bekannten Einrichtungen
nur dazu, ein sogenanntes Pendeln von Sammelheizungsanlagen bei rasch aufeinanderfolgenden
Schwankungen kürzerer Dauer z. B. der Außentemperatur zu vermeiden bzw. in Form
von thermischen Rückführungen die Schalthäufigkeit der Regeleinrichtung zu vermindern.
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Der Erfindung. liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Sammelheizungsanlage
den Sollwert eines ersten, den Vorlaufthermostaten enthaltenden Heizungs- oder Kesselregelkreises
durch einen zweiten, den Außen- und/oder Raumthermostaten enthaltenden Regelkreis
vorgeben zu lassen, wobei die mechanischen Ausdehnungsthermostaten mit Hilfe der
an sich bekannten elektrischen Hilfsheizvorrichtungen zum Zwecke der gegenseitigen
Beeinflussung gekoppelt werden sollen.
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Diese Aufgabe wird gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung
dadurch gelöst, daß der Außenthermostat oder der Raumthermostat eine an sich bekannte
Hilfsheizvorrichtung aufweist, die an eine Stromquelle angeschlossen ist und durch
einen vom Außenthermostat oder vom Raumthermostat betätigten Schalter eingeschaltet
wird, wobei der Schalter gleichzeitig einen an dieselbe Stromquelle angeschlossenen
Stromkreis mit einer an sich bekannten Hilfsheizung für den Vorlaufthermostat derart
öffnet oder schließt, daß bei eingeschalteter Hilfsheizung des Außenthermostaten
die Hilfsheizung des Vorlaufthermostaten ausgeschaltet und umgekehrt bei ausgeschalteter
Außenthermostat-Hilfsheizung die Vorlaufthermostat-Hilfsheizung eingeschaltet ist.
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Gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung kann die gestellte
Aufgabe auch dadurch gelöst werden, daß der Außenthermostat oder der Raumthermostat
eine an sich bekannte Hilfsheizung aufweist, die an eine Stromquelle angeschlossen
ist und durch einen vom Außenthermostat oder vom Raumthermostat betätigten Schalter
eingeschaltet wird, wobei der Schalter einen an dieselbe Stromquelle angeschlossenen
Stromkreis mit einer an sich bekannten Hilfsheizung für eine thermisch verstellbare
Haltevorrichtung eines Drehpunktes eines doppelarmigen Hebels, der an seinem einen
Ende vom Vorlaufthermostat verstellt wird und der mit seinem anderen Ende einen
Schalter betätigt, der ein Stellglied steuert, öffnet oder schließt.
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Durch die Erfindung wird erreicht, daß die unter der Wirkung der Außentemperaturschwankungen
bzw. bei Anordnung eines Raumthermostaten der Raumtemperaturschwankungen stattfindenden
mechanischen Regelimpulse des den Außenthermostaten bzw. den Raumthermostaten enthaltenden
Regelkreiseg--in -elektrische Regenpulse- umgewandelt, durch elektrische Leitungen
auf den den Vorlaufthermostaten enthaltenden Regelkreis übertragen und dort wieder
in thermische Regelimpulse umgewandelt werden, welche die Steuerung des die Vorlauftemperatur
beeinflussenden Stellgliedes mechanisch beeinflussen. Eine'solche Regeleinrichtung
vereinigt die Vorteile der einfachen Verlegung der Übertragungsleitungen von rein
elektrisch arbeitenden Regeleinrichtungen mit den Vorteilen des großen Arbeitsvermögens
der mit mechanischen Ausdehnungsthermostaten, insbesondere Flüssigkeitsthermostaten
arbeitenden Regeleinrichtungen, ohne die jeweiligen Nachteile dieser verschiedenen
Regelsysteme aufzuweisen. Dies ist besonders bei größeren Entfernungen zwischen
dem Außenthermostaten und dem Vorlaufthermostaten von großem Nutzen.
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Das Verhältnis von Außentemperaturänderung zu Vorlauftemperaturänderung
kann durch Anordnung einstellbarer Widerstände verändert werden, die entweder in
den Heizstromkreis des Außenthermostaten oder in den Heizstromkreis des Vorlaufthermostaten
eingebaut werden. Diese Widerstände können entweder ständig oder nur zeitweise z.
B. in Abhängigkeit von einem Raumthermostaten oder einer Schaltuhr eingeschaltet
werden. Ein zusätzlicher, z. B. in einem Wohnzimmer des beheizten Gebäudes angebrachter
Raumthermostat gestattet eine Änderung der Vorlauftemperatur durch entsprechende
Einwirkung auf einen Heizstromkreis, z. B. durch Betätigung eines in diesen Stromkreis
eingebauten Schalters. Mit Hilfe der regelbaren Widerstände kann auch eine Niveauverstellung,
d. h. eine Veränderung der absoluten Höhe der Vorlauftemperatur zur Außentemperatur,
erreicht werden.
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In der Zeichnung ist die Erfindung in zwei Ausführungsformen beispielsweise
veranschaulicht.
F i g.1 zeigt schematisch eine Vorlauftemperaturregeleinrichtung
für Heizungsanlagen mit unmittelbar elektrisch beheiztem Vorlaufthermostaten; F
i g. 2 zeigt schematisch eine Ausführungsform der Regeleinrichtung mit einer elektrisch
beheizten Haltevorrichtung für den Drehpunkt eines vom Vorlaufthermostaten verstellbaren
Hebels, und F i g. 3 und 4 zeigen zwei Temperaturdiagramme. Mit 1 ist die Vorlaufleitung
einer in der Zeichnung nicht näher dargestellten Sammelheizungsanlage bezeichnet.
In diese Vorlaufleitung 1 taucht ein mit Ausdehnungsflüssigkeit gefüllter
Vorlaufthermostat 2, dessen Bewegungen von einer Balgstange 3 über einen doppelarmigen
Hebel 4 auf einen Ein- und Ausschalter 5 übertragen werden, welcher ein Stellglied
steuert. Der Drehpunkt 6 des doppelarmigen Hebels 4 ist z. B. mittels einer Einstellschraube
in vertikaler Richtung verschiebbar, wie durch den Doppelpfeil in F i g.1 angedeutet
ist. Durch Verschiebung des Drehpunktes 6 kann eine bestimmte Vorlauftemperatur
eingestellt werden, solange die elektrische Hilfsheizung nicht eingeschaltet ist.
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Der Vorlaufthermostat 2 ist mit einer den Ausdehnungsflüssigkeitsbehälter
umgebenden elektrischen Hilfsheizvorrichtung 7 versehen; durch die er zusätzlich
beheizt werden kann. Die Heizwicklung der Hilfsheizung 7 wird durch die Leitungen
8, 9 von einer an die Kontakte 10;11 angeschlossenen Stromleitung, z. B. der Netzleitung,
gespeist.
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Ein mit Ausdehnungsflüssigkeit gefüllter, der Außen- oder Umgebungstemperatur
des zu beheizenden Gebäudes od. dgl. ausgesetzter Thermostat 12, im folgenden kurz
Außenthermostat genannt, trägt ebenfalls eine den Ausdehnungsflüssigkeitsbehälter
umgebende elektrische Hilfsheizvorrichtung 13, deren Heizwicklung über Leitungen
14,15 an die Stromzuführungskontakte 10,11 anschließbar ist. Durch die Bewegungen
der Balgstange 16 des Außenthermostaten 12 wird ein Schalter 17 betätigt, der die
Leitung 9 des Stromkreises der Hilfsheizung 7 des Vorlaufthermostaten 2 bzw. die
Leitung 15 der Hilfsheizung 13 des Außenthermostaten 12 wechselweise unterbricht
oder schließt.
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In die Leitung 14 der Hilfsheizung 13 des Außenthermostaten 12 ist
ferner ein verstellbarer Widerstand 18 eingebaut, während in die Leitung 9 der Hilfsheizung
7 des Vorlaufthermostaten 2 ein verstellbarer Widerstand 19 eingebaut ist. Der Widerstand
19 kann durch eine Umgehungsleitung 20 überbrückt werden, in die ein Schalter 21
eingebaut ist. Der Schalter 21 wird von der Balgstange 22 eines mit Ausdehnungsflüssigkeit
gefüllten Raumthermostaten 23 betätigt, der z. B. in einem Wohnraum des Gebäudes
angebracht wird, in welchem das genaue Einhalten einer bestimmten Temperatur von
besonderer Bedeutung ist oder dessen Temperatur für die gesamte Gebäudeheizung maßgebend
sein soll. Der Raumthermostat 23 kann durch Verstellung seines Auflagers
24 in Richtung des eingezeichneten Doppelpfeiles eingestellt werden.
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Der selbständige Regelkreis des Außenthermostaten 12 mit der Hilfsheizung
13 und dem Schalter 17 hält die Temperatur der Ausdehnungsflüssigkeit des Außenthermostaten
12 annähernd konstant. Bei Schwankungen der Außentemperatur wird der Schalter 17
von dem Balg des Außenthermostaten 12 ein-oder ausgeschaltet. Je mehr Wärme infolge
niedriger Außentemperatur oder ungünstiger Windverhältnisse nach außen abgegeben
wird, um so größer ist das Verhältnis von Einschaltzeit zu Ausschaltzeit, d. h.,
bei tiefen Außentemperaturen ist die Hilfsheizung 13 des Außenthermostaten 12 länger
in den Stromkreis eingeschaltet als die Hilfsheizung 7 des Vorlaufthermostaten 2,
während bei hohen Außentemperaturen die Hilfsheizung 7 länger eingeschaltet sein
wird als die Hilfsheizung 13. Durch den Widerstand 18 kann die Einschaltdauer
der Hilfsheizung 13 verändert werden, weil ein Vorwiderstand im Stromkreis
14, 15 der Hilfsheizung 13 die abgegebene Wärmemenge pro Zeiteinheit herabsetzt.
Ebenso wird bei Einschaltung des Vorwiderstandes 18 infolge der Wechselschaltung
der Hilfsheizungen 7 und 13 bei konstanter Außentemperatur die von der Hilfsheizung
7 abgegebene Wärme pro Zeiteinheit herabgesetzt. Eine entsprechende Wirkung kann
durch den Vorwiderstand 19 in der Leitung 9 der Hilfs-, heizung 7 erreicht werden,
jedoch mit dem Unterschied, daß bei Einschalten des Widerstandes 18 die niedrigste
Vorlauftemperatur konstant gehalten wird, wobei sich der Schalter 17 dauernd
auf dem linksseitigen Kontakt befindet, während die Vorlauftemperatur mit fallender
Außentemperatur propor-. tional heraufgesetzt wird. Dagegen wird beim Einschalten
des Widerstandes 19 die maximale Vorlauftemperatur konstant gehalten, wobei sich
der Schalter 17 dauernd auf dem rechtsseitigen Kontakt befindet, während die Vorlauftemperatur
bei steigender Außentemperatur langsamer abfällt als ohne Einschaltung des Widerstandes:19.
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Die in F i g. 3 und 4 dargestellten Temperaturdiagramme veranschaulichen
die beiden vorstehend beschriebenen Möglichkeiten. Auf der Abszisse ist die Außentemperatur
tA und auf der Ordinate die Vorlauftemperatur t,, aufgetragen. In F i g. 3 ist mit
A die Temperaturkurve bei eingeschaltetem Widerstand 18 und mit B bei abgeschaltetem
Widerstand 18 bezeichnet. In F i g. 4 ist entsprechend mit C die Temperaturkurve
bei eingeschaltetem Widerstand 1.9
und mit D bei abgeschaltetem Widerstand
19 bezeichnet. Durch zeitweilige überbrückung des Widerstandes 19 z. B. durch den
Schalter 21 des Raumthermostaten 23 kann der Vorlauftemperaturregler jede beliebige
Temperatur zwischen den Kurven C und D des Diagramms gemäß F i g. 4 einstellen.
In gleicher Weise kann auch der Widerstand 18 überbrückt werden. Der Winkel der
Geraden A und B
bzw. C und D in den Temperaturdiagrammen
nach F i g. 3 und 4 kann durch Änderung der Widerstände 18 bzw. 19 verändert werden.
Dadurch wird der Wirkungsbereich des Raumthermostaten 23 entsprechend vergrößert
bzw. verkleinert.
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Bei der in F i g. 2 dargestellten Ausführungsform der Erfindung wird
der Stellgliedschalter 5 ebenso wie bei dem Ausführungsbeispiel gemäß F i g.1 von
dem in die Vorlaufleitung 1 eingebauten Vorlaufthermostaten 2 über die Balgstange
3 und den doppelarmigen Hebel 4 betätigt. Die vertikale Verschiebung des
Hebeldrehpunktes 6 geschieht hier aber durch eine thermisch verstellbare Haltevorrichtung,
die aus einem Ausdehnungsthermostaten 25 besteht, dessen Balgstange 26 den Drehpunkt
6 trägt. Der Flüssigkeitsbehälter dieser Vorrichtung ist mit einer elektrischen
Hilfsheizung 27 versehen. Ferner kann die ganze Haltevorrichtung 25, 26 mittels
ihrer verstellbaren Auflage 28 zusätzlich mechanisch vertikal, z. B. mit Hilfe einer
Einstellschraube od. dgl., verstellt
werden, wie durch den eingezeichneten
Doppelpfeil in F i g. 2 angedeutet ist.
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Die Hilfsheizung 27 der Haltevorrichtung 25, 26
ist,
ähnlich wie die Hilfsheizung 7 nach F i g.1, durch Leitungen 8, 9 an die
Kontakte 10, 11 der Netzleitung anschließbar. In die Leitung 9 ist
ein Schalter 17' eingebaut, der wie bei der ersten Ausführungsform von der
Balgstange 16 eines Außenthermostaten 12 betätigt wird. Die Hilfsheizung
13 des Außenthermostaten 12 ist durch die Leitung 14 direkt
an die Netzklemme 10 und durch die Leitung 15
über den Schalter
17' an die Netzklemme 11 angeschlossen. Der Schalter 17' ist
außerdem durch eine Umgehungsleitung 29 überbrückt, in der ein veränderlicher
Widerstand 30 liegt.
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Bei. dieser Ausführungsform ist der Stromkreis der Hilfsheizung
13 des Außenthermostaten 12 mit dem Stromkreis der Hilfsheizung 27
der Haltevorrichtung 25, 26 parallel geschaltet, d. h. beide Hilfsheizungen
werden von denselben Kontakten gleichzeitig mit Strom versorgt. Je tiefer die Außentemperaturen
sind, desto länger bleibt der Schalter 17' geschlossen, und desto länger
wird die Hilfsheizung 13 mit Strom gespeist. Ebenso lange wird der Hilfsheizung
27 der Haltevorrichtung 25, 26 Strom zugeführt. Auf diese Weise wird
erreicht, daß der Drehpunkt 6 des Hebels 4 mit sinkender Außentemperatur
nach oben wandert. Infolgedessen wird bei sinkender Außentemperatur eine höhere
Vorlauftemperatur herbeigeführt. Eine allgemeine Verschiebung des Niveaus der Vorlauftemperatur
kann durch eine vertikale, mechanische Verschiebung der Haltevorrichtung
25,
26 ermöglicht werden. Ebenso wie bei der Ausführungsform nach F i g.1
können auch hier in die Stromkreise der Hilfsheizungen 13 bzw.
27 einstellbare Vorwiderstände eingebaut werden. Ferner kann man auch hier
einen zusätzlichen Regelthermostaten entsprechend dem Raumthermostaten
23 der F i g.1 anordnen. Die dadurch erzielbaren Wirkungen entsprechen denjenigen,
welche oben an Hand der F i g. 1 erläutert wurden.
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Mit Hilfe der an Hand der F i g.1 beschriebenen Widerstände
10 und 11 kann das Verhältnis von Vorlauftemperaturänderung. zu Außentemperaturänderung
variiert werden. Ebenso ist mit dem in F i g. 2 angegebenen Widerstand
30 eine Änderung dieses Verhältnisses möglich. Infolge der Anordnung des
Widerstandes 30 in der Umgehungsleitung 29
wird die Hilfsheizung 27
der Haltevorrichtung 25, 26 auch bei geöffnetem Schalter 17' mit Strom versorgt,
natürlich nur in verringertem Maße. Wenn der Schalter 17' dagegen geschlossen
ist, wird der Widerstand 30 überbrückt, so daß die Hilfsheizung 27 die volle Netzspannung
erhält und somit eine größere Wärmemenge pro Zeiteinheit abgibt. Wird zusätzlich
entsprechend F i g.1 ein weiterer Widerstand 19 in den Heizstromkreis der
Hilfsheizung 27 eingebaut, so erhält die Hilfsheizung 27 beim Einschalten
des Schalters 17' nicht die volle Spannung, sondern nur die der Parallelschaltung
der beiden Widerstände entsprechende Spannung. Schließlich kann das Temperaturniveau
dadurch verändert werden, daß neben der Hilfsheizung 27 eine zusätzliche,
völlig unabhängige Hilfsheizung mit Strom versorgt wird.
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Um den unterschiedlichen Wärmebedarf der zu beheizenden Räume während
des Tages und während der Nacht zu berücksichtigen, kann bei jeder Ausführungsform
ein weiterer Widerstand vorgesehen werden, durch dessen Zu- bzw. Abschaltung eine
Senkung der Vorlauftemperatur während der Nachtzeit erreicht werden kann. Die Betätigung
dieses Schalters kann z. B. durch eine Schaltuhr automatisch zu bestimmten, einstellbaren
Zeiten erfolgen.
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Im übrigen beschränkt sich die Erfindung nicht auf die vorstehend
beschriebenen und in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispiele, sondern
sie umfaßt alle Varianten im Rahmen des wesentlichen Erfindungsgedankens. Wenn auch
vorzugsweise mit Ausdehungsflüssigkeit arbeitende Thermostaten verwendet werden,
so können gegebenenfalls aber auch sonstige mechanische Ausdehnungsthermostaten,
wie z. B. solche mit Gasfüllung oder Bimetall-Thermostaten, für die Zwecke der Erfindung
benutzt werden. Der Außenthermostat kann ebenso wie ein sonstiger Regelthermostat,
z. B ein Raumthermostat, an beliebiger, geeigneter Stelle angeordnet werden, wobei
man dank der elektrischen Übertragung von Kapillarrohren unabhängig ist. So ist
es gegebenenfalls zweckmäßig, den Außenthermostaten 12 in einem leicht ortsveränderlichen
Gehäuse unterzubringen, wodurch man auf Grund der Modellgesetze ein gutes Bild von
den Wärmeverlusten des Gebäudes erhalten kann. Es ist klar, daß dabei zu berücksichtigen
ist, daß diese Wärmeverluste nicht allein von der Außentemperatur, sondern auch
von den Windverhältnissen und ähnlichen Umständen abhängig sind.