DE1465055A1

DE1465055A1 - Anordnung zur Fernsteuerung der Aufladung mindestens einer elektrischen Waermespeicher-Heizeinrichtung

Info

Publication number: DE1465055A1
Application number: DE19631465055
Authority: DE
Inventors: Herbert Kirn
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1963-12-04
Filing date: 1963-12-04
Publication date: 1968-12-19
Also published as: DE1465055B2

Description

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P H 65 055.6

Herbert Kirn 75 Karlsruhe-Waldstadt Waldenburger Straße 6

Anordnung zur Fernsteuerung der Aufladung mindestens einer elektrischen Wärmespeicher-Heizeinrichtung

Gegenstand des Patents ... (Patentanmeldung P 14 65 052.3) ist eine Anordnung zur Fernsteuerung der Aufladung mindestens einar elektrischen Wärmespeieher-Heizeinrichtung mit einem der Speichertemperatur ausgesetzten Meßfühler, einer der Heizeinrichtung unmittelbar zugeordneten, von Hand einstellbaren Einrichtung zur Vorgabe einer ersten Sollwert-Komponente entsprechend dem zulässigen maximalen Speichersollwert und einem Überwachungsorgan zum Vergleich des eingestellten Sollwertes mit einem von dem Meßfühler gelieferten Istwert sowie zur Abschaltung _fcvö3a Speisestromkreisen der Heizeinrichtung in Abhängigkeit von dem Ergebnis des Vergleichs, wobei eine

Unterlagen WVP^

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von einer zentralen Stelle aus einstellbare Einrichtung zur ' Abgabe einer zusätzlichen, von dem Zustand der Heizeinrichtung unabhängigen und der ersten Sollwert-Komponente· überlagerten weiteren Sollwert-Komponente vorgesehen ist.

Bei dieser Anordnung wird sowohl eine zentrale Einstellung der Aufheiztemperatur für mehrere Geräte gleichzeitig als auch die Berücksichtigung individueller Bedürfnisse in der Temperierung einzelner Räume durch manuelle Einstellung von Sollwertkomponenten vorgenommen. Eine automatische Einstellung der Temperatur*? auf die die Speicherkerne der elektrischen Speicherofen aufgeheizt werden, je nach Tageszeit in Abhängigkeit von der Außentemperatur auf verschiedene Höhe ist jedoch nicht vorgesehen.

Zur automatischen Aufladung von elektrischen Nachtstromspeicheröfen bei Berücksichtigung der herrschenden Witterung ist bereits ein beheizter Wetterfühler bekannt. Der Wetterfühler besteht im einzelnen aus einem Behälter mit Wärmedämmung, in dem ein einfacher Thermostat ohne Umschaltkontakt und ein Heizwiderstand untergebracht sind. Mit; dem Wetterfühler ist ein Summierwerk mit einem verhältnismäßig aufwendigen Ferraris-Meßwerk verbunden, das die Signale über einen Tag summiert. In Abhängigkeit von der gebildeten Summe wird die Aufladezeit der Heizungsanlage verstellt, und zwar gleichmäßig für alle Geräte. Dabei wird die Kerntemperatur in den . einEelnen Speicherofen nicht berücksichtigt. Die Kerntemperatur

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eines Speicherofens kann sich also aufschaukeln.

Zum Stand der Technik gehört ferner eine Vorrichtung zur Vorgabe eines Sollwertes eines Wärmegerätes von einem entfernten Ort aus. Bei dieser Vorrichtung reicht ein nicht einstellbarer Festwertthermostat, dessen Temperaturfühler mit einer Heizwicklung umgeben ist, in einen Heizkessel hinein. Die Heizwicklung steht über einen getrennten Widerstand, der einstellbar ist, und über einen Außenfühler mit einer Spannungsq.uelle in Verbindung. Der Außenfühler weist einen Thermostaten mit Umschaltkontakt und einen Heizwiderstand in einem Gehäuse auf. Der Heizwiderstand in dem Außenfühler* wird stets dann aufgeheizt, wenn der Heizwiderstand in dem Heizkessel abgeschaltet ist und umgekehrt. Diese Vorrichtung ermöglicht jedoch keine individuelle Einstellung mehreuyWärmespeicher bei gleichzeitiger zentraler Verstellung.

Der vorliegenden Zusatzerfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zur Fernsteuerung der Aufladung mindestens einer elektrischen Wärmespeicherhei8einrichtung zu schaffen, die zentral verstellt werden kann, gleichzeitig eine individuelle Einstellung der Wärmespeicher-Heizeinrichtung erlaubt und die außerdem in Abhängigkeit von der Witterung und der Tageszeit automatisch variiert wird. Diese Vorrichtung soll sich durch einen möglichst geringen Aufwand auszeichnen. Mit ihr soll ferner die Möglichkeit geschaffen werden, daß nur die stark entladenen Speicheröfen zu Beginn der Nieder-

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tarifzeit eingeschaltet werden, die übrigen jedoch erst später hinzugeschaltet werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß für eine Anordnung der eingangs genannten Gattung dadurch gelöst, daß die Einrichtung zur Abgabe einer zusätzlichen Sollwertkomponente mit einem an sich bekannten, elektrische Impulse erzeugenden Außenfühler elektrisch verbunden ist.

Der Außenfühler unterbricht den Steuerstrom impulsartig, < so daß mit kälter werdender Außentemperatur die dem Widerstand am Temperaturfühler des Aufladethermostaten zufließenden Einschaltimpulse immer kürzer und die Ausschaltimpulse immer länger werden und somit der Mittelwert der Steuerspannung immer mehr absinkt, bis schließlich bei der minimalen Außentemperatur, für die die Anlage ausgelegt ist, der Steuerstrom dauernd unterbrochen wird. Hierdurch erhalten die Temperaturfühler der Aufladethermostate der elektrischen Speicheröfen keine zusätzliche Aufheizung, wodurch die Aufladethermostate erst bei der höchstzulässigen Temperatur der Speicherkerne abschalten. Ist die Außentemperatur so hoch angestiegen, daß keine Raumheizung mehr erforderlich ist, dann wird der Steuerstrom nicht mehr unterbrochen. Damit werden die Temperaturfühler der Aufladethermostate auf Abschalttemperatur aufgeheizt und die Speicherheizung ausgeschaltet.

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Bei dieser Vorrichtung "bleibt die gleichzeitige zentrale und individuelle Einstellbarkeit der Speicherofen voll erhalten, und außerdem wird die Aufladung der Speicheröfen in Abhängigkeit von der Witterung gesteuert. Die Heizung der Speicherkerne jedes einzelnen Gerätes wird selbsttätig bei einer Kerntemperatur abgeschaltet, die umgekehrt proportional der Außentemperatur ist. Es wird sichergestellt, daß sich die Kerntemperatur eines Speicherheizgerätes nicht aufschaukeln kann. Das Signal des Außenfühlers fließt unmittelbar zu den einzelnen Speicherheizgeräten und nicht erst in ein summierendes Steuergerät. Der Aufwand für die neue Vorrichtung ist also verhältnismäßig gering. Durch einen kleinen Mehraufwand ist es bei einer besonders zweckmäßigen Weiterbildung der neuen Vorrichtung möglich, die Einschaltzeitpunkte der Speicherheizgeräte zu verschieben.

Bei dem geschilderten Aufbau der Vorrichtung werden alle in einer Anlage zusammengeschlossenen elektrischen Speicherofen mit dem Beginn der Niedertarifzeit eingeschaltet. Erfahrungsgemäß sind nun aber die elektrischen Speicherofen einer Anlage nichV gleichmäßig stark entladen, wenn die Niedertarifzeit und damit die Aufladung beginnt. Je nach der Himmelsrichtung, zu der die Fenster eines Raumes liegen, nach dem herrschenden Wetter und nach der Benutzung der einzelnen Räume sind die elektrischen "Speicheröfen in gewissen Räumen stärker, in anderen schwächer entladen. Mit dem Beginn der Niedertarifzeit wurden bei der bisher beschriebenen Vorrichtung alle

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Speicheröfen eingeschaltet werden. Nach wenigen Aufladestunden würden sich die elektrischen Speicheröfen jedoch ausschalten, die nur wenig entladen waren, und mit fortschreitender Zeit würden sich immer mehr elektrische Speicheröfen ausschalten, bis gegen Ende der tariflichen Nachtzeit nur noch wenige elektrische Speicheröfen eingeschaltet 3ind.

In einer zweckmäßigen Ausführungsform ist dazu die Anordnung zur Fernsteuerung der Aufladung derart ausgebildet, daß im Strompfad zum Heizwiderstand im Außenfühler ein Widerstand angeordnet ist, der durch den Kontakt einer Schaltuhr überbrückbar ist. Damit werden die elektrischen Speicheröfen, die stark entladen wurden, d. h. viel Wärme verloren haben, schon zu Beginn der Niedertarifzeit, die übrigen jedoch später eingeschaltet. Die elektrischen Speicheröfen können also nur wenig Wärme vor dem Beginn der Entladezeit über die Oberfläche abgeben. Auch aus der Sicht der Elektrizitätsversorgung ist eine derartige Steuerung günstiger, da die Belastungskurve der Versorgungsnetze gegen Morgen in der Regel tiefer als in den späten Abendstunden verläuft.

Ferner ist die Anordnung günstig so ausgestaltet, daß der Widerstand im Strompfad zum Heizwiderstand als Doppelwiderstand mit zwei Schleife¹!! und einer Mittelanzapfung ausgebildet ist, daß der Heizwiderstand mit dem einen Schleifer in Verbindung steht, und daß ein Schließkontakt der Schaltuhr

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mit der Mittelanzapfung und dem anderen Schleifer gekuppelt ist. Damit wird die erwünschte Steuerung mit einem geringen Aufwand erzielt«

Ein Ausiührungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand einer Zeichnung beschrieben:

In einem als Außenfühler ausgebildeten wärmeisolierten Kästchen F befindet sich ein Heizwiderstand 19 und ein Thermostat dessen Kontaktzunge 17 unterhalb des am Thermostat eingestellten Sollwertes an einer Kontaktzunge 18 anliegt. Der über eine Hilfsenergie-Leitung 14 mit Schalter 22 zufließende Strom heizt den Widerstand 19 und damit den Innen-rauo des Außenfühlers F auf. Sobald der Sollwert der Temperatur im Außenfühler erreicht ist, öffnet die Kontaktzunge 17 sprungartig den Kontakt mit der Zunge 18 und schließt ihn mit der Kontaktzunge 16. Der Heizwiderstand 6a am Temperaturfühler 6 des Aufladethermostaten 5 erhält Spannung und beginnt, den Temperaturfühler 6 aufzuheizen.

Sobald die Temperatur im Außenfühler etwas abgesunken ist, öffnet die Kontaktzunge 17 den Kontakt mit der Kontaktzunge und schließt ihn mit 18 usw. usw. Je niedriger die Außentemperatur ist, umso langer bleiben bei jedem Regelspiel die Kontaktzungen 17 und 18 geschlossen und umso langer sind die Öffnungszeiten zwischen den Kontaktzungen 16 und 17 im Verhältnis zu deren Schließungszeiten. Damit sinkt der MLt-

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telwert der Heizleistung der Widerstände 6a mit kalter werdendem Außenklima ab, d. h. die Temperaturfühler 6 werden durch die Widerstände 6a um so weniger zusätzlich erwärmt, je kälter das Außenklima ist. Im gleichen Maße wie die Außentemperatur absinkt und die Temperaturfühler 6 schwächer beheizt werden, steigt die {Temperatur, auf die die Speicherkerne 1 aufgeheizt werden und damit die gespeicherte Wärmemenge an.

Bei der minimalen Außentemperatur, für die die Heizungsanlage berechnet ist, bleiben die Kontakte 17 und 18 dauernd geschlossen, die Temperaturfühler 6 werden nicht zusätzlich aufgeheizt, und die Aufladethermostate 5 schalten erst bei der höchsten zulässigen Speicherkerntemperatur ab.

Ist die Außentemperatur so hoch angestiegen, daß eine Raumheizung nicht mehr erforderlich ist, dann bleiben die Kontakte 16 und 17 dauernd geschlossen, die Widerstände 6a liegen dauernd an der vollen Steuerspannung und heizen die Temperaturfühler 6 so stark auf, daß die Thermostäte 5 die Stromzufuhr zu den Heizwiderständen dauernd unterbrechen.

Um die Stromzufuhr zu den Speicherofen während der Zeit des hohen Stromtarifes (am Tage) zu sperren und in der Zeit des niederen Stromtarifes (nachts) freizugeben, kann ein Kontakt B einer Schaltuhr 20 zwischen die Hilfsenergieleitung 14 und die Steuerleitung 11 gelegt werden. Während cter Sperrzeit

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(am Tage) wird an die leistungsschwachen Widerstände 6a (ca. 20 Watt) durch'den Kontakt B der Schaltuhr 20 unmittelbar Spannung gelegt und somit der Temperaturfühler 6 voll aufgeheizt, so daß der Thermostat 5 die Stromzufuhr sperrt. Nachts unterbricht der Kontakt B die unmittelbare Verbindung zwischen der Hxlfsenergieleitung 14 und dem Steuerkontakt 16, so daß die Speicherofen in Abhängigkeit von der Außentemperatur aufgeladen werden.

Voraussetzung für eine ordnungsgemäße Arbeitsweise der Vorrichtung ist, daß die Wärmeträgheit der Temperaturfühler 6 und die Anzahl Regelspiele des Außenthermostates aufeinander abgestimmt sind.

Das Verfahren ist auch anwendbar, wenn der Thermostat 18 im Außenfühler P nur einen Öffnungskontakt hat. Durch den Thermostat im Außenfühler wird in diesem Falle ein Eelais beeinflußt, das immer dann, wenn der Thermostat im Außenfühler schließt, die Stromzufuhr zu den Widerständen 6a unterbricht und umgekehrt.

Zur Einschaltung unterschiedlich entladener Speicheröfen zu verschiedenen Zeiten dienen folgende Teile der Anordnung:

Ein Doppelwiderstand 30 liegt in Reihe mit einem Widerstand 19 des AuSenfühlers F. Durch Verstellen des Doppelwiderstandes 50 ändert sich die Leistung des Widerstandes

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nicht, da der Teil des Widerstandes 30, der mit dem Widerstand 19 des Außenfühlers in Reihe liegt, auch bei Betätigung der Verstelleinrichtung gleich bleibt. Wird jedoch ein Teil des Doppelwiderstandes 30 durch einen Kontakt A der Schaltuhr 20 überbrückt, dann steigt die Heizleistung des Widerstandes 19 im Außenfühler an. Der Thermostat im,Außenfühler reagiert jetzt ebenso, als wenn die Außentemperatur angestiegen wäre. Der Widerstand 19 wird durch den Thermostaten des Außenfühlers F jetzt verkürzt ein- und längere Zeit ausgeschaltet, während die Widerstände 6a an den Temperaturfühlern 6 der elektrischen Speicherofen längere Zeit ein- und kürzere Zeit ausgeschaltet werden.

Die Temperaturfühler 6 werden dadurch von den Widerständen 6a verstärkt vorgeheizt, so daß die Aufladethermostate 5 die Aufladung bei einer Temperatur der Speicherkerne 1 unterbrechen, die je nach Größe des überbrückten Widerstandes 30 um einen bestimmten Betrag niedriger ist, als wenn der Kontakt A der Schaltuhr 20 geöffnet ist. Die Aufladethermostate schalten die Aufladung nur derjenigen elektrischen Speicherofen ein, die soweit entladen sind, daß die Temperatur der Speicherkerne unter dem Wert liegt, bei dem die Aufladethermostate 5 bei geschlossenem Kontakt A der Schaltuhr 20 die Aufladung unterbrechen.

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Sobald der Kontakt A öffnet, geben die Aufladethermostate 5 die Aufladung für alle Speicherofen bis zu dem Wert der Temperatur der Speicherkerne frei, bei der die Wärmemenge gespeichert ist, die bei der herrschenden Außentemperatur zur Heizung der Räume während eines Tages benötigt wird. Durch das Verstellen des Doppelwiderstandes 30 in der in der Zeichnung dargestellten Weise kann eingestellt werden, auf welchen Teilbetrag der mit Rücksicht auf die herrschende Witterung erforderlichen Kerntemperatur die Speicherkerne bei geschlossenem Kontakt A der Schaltuhr 20 aufgeheizt werden.

Es ist auch möglich, mehr als zwei Stufen, d. h. Teilaufladung/Vollaufladung entsprechend der herrschenden Witt-erung, zu wählen. Hierzu muß der Widerstand 30 mehrfach unterteilt werden, und eine Schaltuhr mit der gleichen Anzahl Kontakte gibt je nach Tageszeit die Aufladung z. B. zu 30 % oder zu 70 $> oder zu 100 # frei.

Ein Widerstand 23 dient dazu, den Sollwert der gesamten Anlage zu verstellen. Wird der Widerstand 23 vergrößert, dann werden alle elektrischen Speicheröfen stärker aufgeladen, wird er vermindert, dann werden sie bei gleichen Witterungsverhältniseen schwächer aufgeladen.

Das Verfahren nach der Erfindung läßt sich nicht nur "bei Wärmespeicheröfen mit beheiztem Temperaturfühler des

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Aufladethermostaten anwenden, sondern auch bei Speicheröfen, die einen Stufenthermostaten mit beheiztem Temperaturfühler besitzen, ferner bei solchen, die sowohl die erstgenannte als auch die zweitgenannte Einrichtung aufweisen.

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Claims

_ Ί3 — U65055 Patentansprüche

1. Anordnung zur Fernsteuerung der Aufladung mindestens einer elektrischen Wärmespeicher-Heizeinrichtung mit einem der Speichertemperatur ausgesetzten Meßfühler _f- einer der Heizeinrichtung unmittelbar zugeordneten, von Hand einstellbaren Einrichtung zur Vorgabe einer ersten Sollwert-Komponente entsprechend dem zulässigen maximalen Speichersollwert und einem Überwachungsorgan zum Vergleich des eingestellten Sollwertes mit einem von dem Meßfühler gelieferten Istwert sowie zur Abschaltung von Speisestromkreisen der Heizeinrichtung in Abhängigkeit von dem Ergebnis des Vergleichs, wobei eine von einer zentralen Stelle aus einstellbare Einrichtung zur Abgabe einer zusätzlichen, von dem Zustand der Heizeinrichtung unabhängigen und der ersten Sollwert-Komponente überlagerten weiteren Sollwert-Komponente vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (6a, 11) zur Abgabe einer zusätzlichen Sollwert-Komponente mit einem an sich bekannten, elektrische Impulse erzeugenden Außenfühler elektrisch verbunden ist.

dadurch gekennzeichnet,

2. Anordnung nach Anspruch 1, daß der Außenfühler aus einem wärmeisolierten Kästchen (F) besteht, in dem sich ein Thermostat mit Umschaltkontakt (16, 17, 18) und ein Heizwiderstand (19) befinden.

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3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Außenfühler ein Thermostat ohne Umschaltkontakt angeordnet ist, d£!e mit einem Umschaltrelais elektrisch gekoppelt ist.

4. Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche,, dadurch gekennzeichnet, daß im Strompfad zum Heizwiderstand (19) im Außenfühler ein Widerstand (30) angeordnet ist, der durch den Kontakt (A) einer Schaltuhr (20) überbrüekbar ist.

5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand (30) im Strompfad zum Heizwiderstand als Doppelwiderstand mit zwei Schleifet und einer Mittelauszapfung ausgebildet ist, daß der Heizwiderstand mit dem einen Schleifer in Verbindung steht und daß ein Schließkontakt (A) der Schaltuhr (20) mit der Mittelanzapfung und dem anderen Schleifer gekuppelt ist.

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