DE1964238A1 - Verbesserungen an Waermespeicher-Heizvorrichtungen - Google Patents

Description

Simplex Electric Company Limited, Creda Works Blythe Bridge, Stoke-on-Trent, England

Verbesserungen an Wärmespeicher-Heizvorrichtungen

Gegenstand dieser Erfindung sind Heizanlagen oder. Heizgeräte, zu welchen ein Wärmespeicher oder Wärmespeicherungskörper mit einer elektrischen Heizvorrichtung gehört, denen aber auch Kanäle oder Durchgänge zugeordnet sind, über die die Heizverteilungsflüssigkeit oder Heizverteilungsströmung, d.h. die Wärmeverteilungsflüssigkeit oder die Wärmeverteilungsströmung mit dem Wärmespeicher oder Wärmespeieherungskörper in Kontakt kommend strömen kann. Derartige Heizgeräte oder Heizanlagen werden im Verlaufe dieser Patentanmeldung als Heizgeräte oder Heizanlagen der spezifizierten Ausführung bezeichnet.

Es sei darauf hingewiesen, daß der Wärmeabgabekörper oder der Wärmeverteilungskörper derart ausgeführt sein kann, daß in ihm ein oder mehrere Kanäle oder Durchgänge eingearbeitet sein können, durch welchen/welche die Wärmeverteilungsflüssigkeit oder Wärmeverteilungsströmung fließen kann. Das Durchgangssystem für die Wärmeverteilungsflüssigkeit oder die Wärmeverteilungsströmung kann alternativ aber auch ringsum den Wärmespeicher oder den Wärmespeicherungskörper angeordnet sein. In einem jeden dieser Fälle kann das Fließen der Wärmeverteilungsflüssigkeit oder der Wärmeverteilungsströraung entweder durch natürliche Konvektion oder durch einen Lüfter oder Ventilator herbeigeführt werden. Der Wärmespeicher oder der Wärmespeicherungskörper kann in ein Gehäuse mit einer Austrittsöffnung oder mit mehreren Austrittsöffnungen oder mit einem Kanalsystem, welches die Wärme zu der Stelle oder Station zu transportieren hat, an der die Auslieferung der

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Eine dieser verbrauchsarinen Perioden oder verbrauchsarmen Zeiten, welche beständig verwendet wird, ist die nachstehend als Nachtspeicherungsperiode bezeichnete Zeit von 23.oo Uhr bis 7.OO Uhr. In manchen Fällen gibt es auch noch eine zweite verbrauchsarme Periode oder verbrauchsarme Zeit, die nachstehend als Nachmittagsperiode bezeichnete Zeit von 13.oo Uhr bis 16.OO Uhr.

Solche Raumbeheizungsvorrichtungen oder Raumbeheizungssysteme haben in den Gebäuden, in denen sie aufgestellt oder installiert sind, gewöhnlicherweise über einen viel längeren Teil der Grundperiode, manchmal auch über die gesamte Grundperiode, an den zu beheizenden Raum Wärme abzugeben. Aus diesem Grunde ist es erforderlich, daß während der verbrauchsarmen Perioden oder verbrauchsarmen Zeiten, zumindest während einer dieser Perioden, beispielsweise während der Nachtspeicherungsperiode, der Wärmespeicher oder der Wärmespeicherungskörper auf eine relativ hohe Temperatur aufgeladen oder aufgeheizt wird. Zur Steuerung und Regelung des zu der zum Wärmespeicher oder Wärmespeicherungskörper gehörenden elektrischen Beheizungsvorrichtung, damit aber auch zur Begrenzung der Temperatur, auf welche der Wärmespeicher oder der Wärmespeicherungskörper aufgeheizt werden soll (diese Temperatur wird für gewöhnlich als die Regeltemperatur bezeichnet), ist normalerweise in die Beheizungsvorrichtung ein Thermostat eingebaut.

In vielen Fällen kommt es im Hinblick auf den Einsatz der Raumbeheizungsvorrichtung zu zeitlich bedingten sehr beträchtlichen Änderungen in den Anforderungen, die an eine Raumheizvorrichtung gestellt werden. So muß an dem zu beheizenden Raum mehr Wärme abgegeben werden, "snn die Lufttemperaturen außerhalb der Gebäude oder der Rä ..ae, in welchen die Raumbeheizungsvorrichtung eingesetzt ist, sehr kalt sind; auch dann,

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wenn die Baulichkeiten über die gesamte Grundperiode kontinuierlich benutzt werden, ist eine größere Wärmeabgabe an den zu beheizenden Raum erforderlich. Bei höheren Außentemperaturen oder dann, wenn die Baulichkeiten oder Räume nur während eines kleineren Teiles der Grundperiode benutzt werden, kann die abzugebende Wärmemenge verringert werden.

Bisher sind die Raumbeheizungsvorrichtungen beim Thermostaten mit einer Schaltvorrichtung versehen, mittels welcher die Regeltemperatur oder die Sollwerttemperatur, damit aber auch die Menge der zu speichernden Wärme (die Aufladung), entsprechend den jeweilig vorhandenen Betriebsbedingungen verringert oder erhöht werden kann.

Damit bis zum Ende der Nachtspeicherungsperiode die höchste Regeltemperatur (damit aber auch die höchste Wärmeaufladung beim Wärmespeicher oder Wärmespeicherungskörper) erreicht werden kann, muß bei dieser Anordnung oder Konstruktion die Aufladung (oder die Stömwärmeabgabe der elektrischen Heizvorrichtung) genügend groß sein. Damit wird gewährleistet, daß die Beheizungsvorrichtung die schlechtesten Betriebsbedingungen, beispielsweise niedrigste Außentemperatur und maximale Benutzung der Baulichkeiten oder Räume, durchstehen kann. Diese Aufladung, Aufladungsgeschwindigkeit oder Aufladungsmenge findet jedoch dann auch Verwendung, wenn der Thermostat auf eine Regelung bei einer niedrigeren Regeltemperatur eingestellt ist (das führt dann dazu, daß der Wärmespeicher oder Wärmespeicherungskörper unter weniger harten Betriebsbedingungen am Ende der Nachtspeicherungsperiode auf einen geringeren Speicherwert aufgeladen ist).

Damit aber belastet der Betrieb der elektrischen Heizvorrichtung oder die Verwendung der elektrischen Heizvorrichtung das elektrische Anschlußnetz immer mit dem höchsten Verbrauch,

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wenn auch bei verschiedenen Anteilen der Nachtspeicherungsperiode. Eigentlich könnte ohne Beeinträchtigung des Betriebsverhaltens der Beheizungsvorrichtung während der gesamten Grundperiode die Höhe des Verbrauchs dann verringert werden, wenn Bedingungen vorliegen, welche nicht so hart wie die härtesten Bedingungen sind.

Diese Überlegung ist für die Fälle, in denen während einer zweiten Periode, der Nachmittagsspeicherungsperiode, eine Speicherung oder Aufladung vorgenommen wird, sogar noch wichtiger, und zwar deshalb, weil während dieser verbrauchsarmen Periode oder verbrauchsarmen Zeit die Ge samt be lastung des elektrischen Anschlußnetzes größer ist als während der verbrauchsarmen Nachtspe icherungsperiode.

Wird weiterhin bei Thermostateinstellungen, welche eine niedrigere Regeltemperatur als die maximale Regeltemperatur vorsehen, (und damit aber auch eine geringere Wärmespeicherung im Wärmespeicher oder im Wärmespeicherungskörper) dann wird eine Stromaufschaltung in voller Stärke auf die Heizvorrichtung dazu führen, daß innerhalb der Nachtspeicherungsperiode und noch vor deren Ende die Regeltemperatur zu unterschiedlichen Zeiten erreicht wird. Damit aber wird im allgemeinen der Anteil der Zeit, in welcher der Wärmespeicher oder der Wärmespeicherungskörper die Regeltemperatur erreicht hat und vom Thermostaten auf dieser Regeltemperatur gehalten wird, dann größer, wenn die Regeltemperatur verringert wird.

Das wirkt sich dann derart aus, daß die Betriebsperiode für den Thermostaten größer wird, und daß auch die ständigen Wärmeverluste vom Gehäuse der Heizvorrichtung größer werden, weil diese Wärmeverluste eine Funktion der vom Wärmespeicher oder vom Wärmespeicherungskörper erreichten Temperatur sind. Damit

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wäre es ideal, wenn zur Verringerung der ständigen Wärmeverluste die Regeltemperatur gerade am Ende der Nachtspeicherungsperiode erreicht würde.

Was diese Erfindung betrifft,so ist eine Raumheizvorrichtung der spezifizierten Ausführung dadurch gekennzeichnet, daß der elektrischen Heizvorrichtung eine Regelungsvorrichtung wirkungsmäßig zugeordnet ist. Diese Regelungsvorrichtung hat während einer Wärmespeicherungsperiode die Stromwärmeabgabe in der elektrischen Heizvorrichtung in einer der Vielzahl von verschiedenartigen Werten entsprechenden selektiven Weise zu steuern und zu regeln.

Die Regeltemperatur, auf welche während einer Wärmespeicherungsperiode der Wärmespeicher oder der Wärmespeicherungskörper aufgesteuert oder aufgeheizt werden wird, kann von einem Thermostaten bestimmt werden, und sie wird vorzugsweise auch durch einen Thermostaten bestimmt, welcher wirkungsmäßig mit dem Wärmespeicher oder dem Wärmespeicherungskörper derart verbunden ist, daß er die Energieaufschaltung auf die dem Wärmespeicher oder dem Wärmespeicherungskörper zugeordnete elektrische Heizvorrichtung so steuert und regelt, daß eine feste und vorgegebene Regeltemperatur erreicht wird.

Bei einer der Ausführungen des Erfindungsgegenstandes kann die zum Aufheizen des Wärmespeichers oder des Wärmespeicherungskörpers dienende elektrische Heizvorrichtung aus einer Reihe von elektrischen Heizwiderständen bestehen, die Regelungsvorrichtung hingegen, welche deren Stromwärmeabgabe zu steuern und zu regeln hat, aus einer Schaltvorrichtung, welche die vorerwähnten Heizwiderstände in selektiver Weise auf einen zwischen den Anschlußklemmen der Raumheizvorrichtung liegenden Stroakreis schaltet und jeweils unterschiedliche Werte der Stroewärmeabgabe gewährleistet.

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Zu diesem Zweck würde es im Bereich dieser Erfindung liegen, eine Anordnung aus Heizwiderständen und aus einer Schaltvorrichtung mit Stromkreisumschaltung der Heizwiderstände zu schaffen. Bei dieser Anordnung bleiben bei jeder Schaltstellung der Schaltvorrichtung alle Heizwiderstände in Betrieb, sie haben aber dann zwischen den Anschlußklemmen jeweils unterschiedliche oder andere Widerstandswerte, und zwar alle Heizwiderstände zusammen.

Bei der bevorzugten Ausführung oder Anordnung aber liegen die Heizwiderstände oder mehrere Gruppen dieser Heizwiderstände zwischen den jeweiligen Schaltkontakten der Schaltvorrichtung und den Eingangsklemmen oder Anschlußklemmen in Reihe. Dabei ist bei jeder Schaltstellung der Schaltvorrichtung jeweils eine andere oder unterschiedliche Kombination der vorerwähnten Kontakte geschlossen, um bei allen Heizwiderständen zusammen oder kollektiv die erforderliche Strorawämeabgabe auszuwählen.

In Übereinstimmung mit einer weiteren Eigenschaft oder einem weiteren Merkmal dieser Erfindung wird eine Raumbeheizuηgs- W vorrichtung der spezifizierten Ausführung geschaffen, bei welcher während einer Speicherungsperiode die Energieaufschaltung oder StromaufSchaltung der Heizvorrichtungen für den Wärmespeicher oder den Wärmespeicherungskörper durch einen Thermostaten gesteuert und geregelt wird, wobei mit dem Beginn der Wärmespeicherungsperiode oder mit dem Beginn einer jeden dieser Wärmespeicherungsperioden das erste Einwirken oder Schalten des Thermostaten zum Abschalten oder zum Verringern des zur Heizvorrichtung fließenden Stromes derart angelegt, daß während des Restes dieser Wärmespeicherungsperiode auch die gesamte Stromwärmeabgabe der Heizvorrichtung verringert wird.

Mit den hier verwendeten Begriff "erstes Einwirken oder

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Schalten" soll der erste Schaltvorgang des Thermostaten oder ein frühes Schalten oder Einsetzen des Thermostaten nach dem ersten Einsetzen oder Schalten gekennzeichnet sein.

Bei einer diese Eigenschaft oder dieses Merkmal der Erfindung aufweisenden Ausführung des Erfindungsgegenstandes gehören zu der Heizvorrichtung für den Wärmespeicher oder den Wärmespeicherungskörper mehrere elektrische Heizwiderstände. Desgleichen gehört zu dieser Ausführung des Erfindungsgegenstandes auch eine Hilfsschaltvorrichtung oder eine zusätzliche Schaltvorrichtung, welche mit den Heizwiderständen wirkungsmäßig oder elektrisch verbunden ist. Diese Hilfsschaltvorrichtung oder zusätzliche Schaltvorrichtung läßt sich einstellen auf eine erste (obere) Schaltstellung, bei welcher die vorerwähnten Heizwiderstände eine erste (und stärkere) Stromwärmeabgabe vornehmen sowie eine zweite (untere) Schaltstellung, bei welcher von den Heizwiderständen die Stromwärmeabgabe in einer zweiten (und geringeren) Stärke vollzogen wird. Das Umschalten der Hilfsschaltvorrichtung oder der zusätzlichen Schaltvorrichtung von der ersten Schaltstellung in die zweite Schaltstellung wird vom Thermostaten während dessen ersten Einwirkens oder Schaltens veranlaßt.

Bestehen nun bei-einer derartigen Anordnung oder Schaltung die elektrischen Heizvorrichtungen für den Wärmespeicher oder den Wärmespeicherungskörper aus mehreren elektrischen Heizwiderständen, dann können diese einzeln oder in Gruppen zwischen den Eingangsklemmen der Heizvorrichtung angeordnet werden oder zwischen diese Eingangsklemmen geschaltet werden, dann können der Hilfsschaltvorrichtung oder der zusätzlichen Schaltvorrichtung SchaItkontakte zugeordnet sein, welche im Ansprechen auf das erste Einwirken oder Schalten des Thermostaten außer der gewählten Anzahl der Heizwiderstände alle

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anderen Heizwiderstände abschalten oder von dem zwischen den Eingangsklemmen liegenden Stromkreis trennen, so daß der Thermostat dann nur noch zur Steuerung und Regelung dieser gewählten Anzahl von Heizwiderständen und deren Energieaufschaltung oder StromaufSchaltung wirksam wird.

Es sei natürlich darauf hingewiesen, daß die beiden Eigenschaften und Merkmale dieser Erfindung - die erste Eigenschaft oder das erste Merkmal sowie die zweite Eigenschaft oder das zweite Merkmal - bei einer Raumheizvorrichtung der spezifizierten Ausführung, insbesondere aber für eine solche Heizvorrichtung, welche in ganz besonderer Weise als Raumheizvorrichtung hergestellt, konstruiert und ausgelegt ist und dies entweder einzeln oder in Gruppen oder in einer Kombination.

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Die Eigenschaften und Ziele dieser Erfindung sind besser zu verstehen, wenn dazu die nachstehend gegebene Beschreibung und die dieser Patentanmeldung beiliegenden Zeichnungen zu Hilfe genommen werden. Im einzelnen ist:

Fig. 1 Ein Schaltbild betreffend die Schaltung eines in den Rahmen dieser Erfindung fallenden Thermostaten. Dieser Thermostat ausgelegt für den Einsatz in ■ einer Raumheizvorrichtung mit Wärmespeicher oder Wärmespeicherungskörper und zur Steuerung und Regelung der Temperatur des zu dieser Heizvorrichtung gehörenden Wärmespeichers oder Wärmespeicherungskörper,

Fig. 2 sind Kennlinien, welche das Betriebsverhalten der Heizvorrichtung, zu welcher die Schaltung nach Fig. 1 gehört, im Vergleich zu der Arbeitsweise oder dem Betriebsverhalten einer herkömmlichen Heizvorrichtung wiedergeben,

Fig. 7 eine graphische Darstellung der wahrscheinlichsten Einstellungen des Wärmespeicherungsregelschalters S₁ (Stärke oder Ausmaß der Aufladung oder Wärmespeicherung) . Diese graphische Darstellung basiert auf statistisch ausgewerteten saisonbedingten Witterungsbedingungen während einer Heizperiode von 220 Tagen.

Mit Fig. 1 ist die Schaltung wiedergegeben, welche der zu einer Raumheizvorrichtung gehörenden elektrischen Heizvorrichtung eines Wärmespeichers oder eines Wärmespeicherungskörpers während der verbrauchsarmen Perioden oder während der verbrauchsarmen Zeiten Strom zuzuführen hat. Zu einem derartigen Stromkreis oder zu einer derartigen Schaltung

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gehören in Übereinstimmung mit dieser Erfindung ein erster Thermostat, welcher die Regeltemperatur des Wärmespeichers oder des Warmespeicherungskörpers zu bestimmen hat und ein weiterer Thermostat, welche als eine Abschaltvorrichtung Verwendung findet.

Zur Raumheizvorrichtung kann ein Wärmespeicher oder ein Wärmespeicherungskörper H gehören, welcher in zweckdienlicher Weise aus irgendeinem festen Material geformt oder hergestellt wird. Dieser Wärmespeicher oder Wärmespeicherungskörper ist in ein (hier nicht wiedergegebenes) Gehäuse eingesetzt, welches für den Durchgang der den in das Gehäuse eintretenden Wärmeverteilungsstrom bildenden Luft mit einem Eintrittsöffnungs- oder mit einem Luftkanalsystem versehen ist. Die hier eintretende Luft streicht dann in thermischer Kommunikation über den Wärmespeicher oder den Wärmespeicherungskörper - dieser Wärmespeicher oder Wärmespeicherungskörper kann zum Durchströmen der Luft auch mit Luftkanälen durchsetzt sein - und strömt dann aus dem Gehäuse austretend wieder in den zu beheizenden Raum. Ein solcher Luftstrom kann von einem in dem Gehäuse untergebrachten Ventilator verursacht oder herbeigeführt werden. Es sei darauf hingewiesen, daß dieser Art W Heizvorrichtung sowohl als ein freistehendes Gerät als auch als ein Raumheizungssystem ausgeführt sein kann. Als freistehendes Gerät kann die Raumheizvorrichtung an jeder beliebigen Stelle der zu beheizenden Räume aufgestellt werden, als komplettes Heizungssystem kann die Heizvorrichtung für die Beheizung von mehreren Räumen herangezogen werden. Bei der als Heizungssystem ausgeführten Heizvorrichtung gehören zum Luftverteilungssystem Kanäle, welche von einem zentralen Gehäuse aus, in dem der Wärmespeicher oder der Wärmespe icherungskörper und der Ventilator untergebracht sind, in die anderen Räume führen, um diess mit Warmluft zu versorgen.

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Zur Aufnahme der elektrischen Heizwiderstände können in den Wärmespeicher oder den Wärmespeicherungskörper auch Bohrungen oder Kanäle eingearbeitet sein. Von den Heizwiderständen wird die elektrische Heizvorrichtung gebildet, wie dies nachstehend noch beschrieben wird.

Um die unkontrollierten oder ständigen Wärmeverluste zu verringern, kann der Wärmespeicher oder der Wärmespeicherungskörper ganz oder teilweise von einer Schicht aus wärmeisolierenden und auspolsternden Material umgeben sein.

Es ist der Sache wegen besser, zunächst einmal die Haupt-Stromkreise lemente der Schaltung zu beschreiben, um dann ausführlicher auf deren separate und aufeinander zugeordnete Funktionen einzugehen.

Zur Schaltung gehören die beiden Eingangsklemmen oder Anschlußklemmen T₁ und T₂, welche jeweils unter Zwischenschaltung e"iner Zeitschaltvorrichtung - (eines uhrgesteuerten Zeitschalters) - mit dem Spannungsleiter und dem Nulleiter eines elektrischen Anschlußnetzes verbunden werden. Von dem (hier nicht dargestellten) Zeitschalter wird der Strom nur während der verbrauchsarmen Perioden oder der verbrauchsarmen Zeiten auf diese Anschlußklemmen geschaltet. Bei den verbrauchsarmen Perioden handelt es sich beispielsweise um eine Nachtspeicher ungsperiode in der Zeit zwischen 23.oo Uhr und 7.oo Uhr sowie um eine Nachmittagsspeicherungsperiode in der Zeit zwischen 13.OO Uhr und 16.oo Uhr.

Die Heizvorrichtung für den Wärmespeicher oder den Wärmespei ehe rungskörper setzt sich beispielsweise aus einer Reihe von Heizwiderständen R^, R₂, R₃ zusammen, welche gleichmäßig oder nahezu gleichmäßig verteilt angeordnet sind und den Wärmespeicher oder den Wärmespeicherungskörper aufheizen.

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Diese Heizwiderstände IL, R„, R₃ können als Einzel-Heizwiderstände oder als Heizwiderstandsgruppen ausgeführt sein. Auf alle Fälle sind sie aber immer parallel zueinander geschaltet. In der nun folgenden Beschreibung werden der Einfachheit halber diese Widerstände R^, R₂, R₃ als Einzelwiderstände behandelt und beschrieben.

Um bei allen gegebenen Betriebsbedingungen die entsprechende Anzahl der Heizwiderstände R-, Rg, R₃ einschalten und in Betrieb nehmen zu können, kann ein handbetätigter Aufladungsstärken-Einstellschalter S- vorgesehen werden. Zu diesem Schalter S- gehören die Kontakte S- , S^., S- , welche zu den drei Zweigleitungen oder StrompTaden"7 die~~über die drei Widerstandsgruppen jeweils in Reihe zwischen die beiden i ^- schlußklemmen T. und T„ geschaltet sind, gehören.

Dem Schalter S- können die Schaltpositionen derart zugeordnet werden, daß es möglich ist, alle drei Kontakte zu schließen, die Kontakte S- bis S-., oder nur die Kontakte S- und S-., oder sogar nur Hen Kontakt S- alleine. Dadurch kann die ~~ Wärmespeicherung oder die Energieaufschaltung beim Wärmespeicher oder beim Wärmespeicherungskörper jeweils durch alle Heizwiderstände herbeigeführt werden, oder durch die Heizwiderstände R- und R„, oder sogar nur durch den Heizwiderstand R- alleine.

Die Regeltemperatur des Wärmespeichers oder des Wärmespeicher ungskörpers wird von einem Thermostaten TH- bestimmt. Das zu diesem Thermostaten gehörende wärmeerapfindliche Meßelement oder der zu diesem Thermostaten gehörende Wärnemeßfühler, der als eine Konstruktion aus Rohr und Stange ausgeführt ist, ist an irgendeiner geeigneten Stelle in eine Aussparung des Wärmespeichers oder Wärmespeicherungskörpers eingesetzt, eine solche Stelle ist beispielsweise im Schaltbild mit Thermostat gekennzeichnet.

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Zu dem Thermostaten gehören die primären Kontakte S„. Diese Kontakte sind normalerweise geschlossen, werden aber durch die Bewegung eines Ausgangselementes der wärmeempfindlichen Meßvorrichtung oder des Wärmemeßfühlers geöffnet. Zum Thermostat gehören wiederum auch die Kontakte S₃ eines Stromreglers, welche zyklisch betätigt werden. Diese normalerweise geschlossenen Kontakte werden von einer thermomotorischen Vorrichtung betätigt, wobei die thermomotorische Vorrichtung von einer als Widerstand R. ausgeführten Heizvorrichtung, welche die primären Kontakte S„ überbrückt und als Niederspannungs-Stromkreiselement wirksam wird, erwärmt wird.

Auch der Hilfskontakt S₄ gehört zum Thermostat. Dieser Hilfskontakt S₄ ist zu der Magnetspule L, eines Schützes S₅ in Reihe geschaltet. Zu diesem Schütz S₅ gehören die normalerweise geöffneten Kontakte oder Schließer S_ga, S₅^, S₅₀.

Ein zweiter Thermostat, der als Ausschalter arbeitet, sonst aber gleich dem Thermostaten TIL ausgeführt ist, ist mit dem Kennzeichen TH₃ versehen. Die zu dem zweiten Thermostaten gehörenden Kontakte S_, S_, S_Q entsprechen in funktioneller Hinsieht den Kontakten S„, S₃, S₄ des ersten Thermostaten TH₁, werden aber, wie dies nachstehend noch beschrieben wird, bei unterschiedlichen Temperaturen wirksam. Die Kontakte S_, welche einen Teil eines Stromreglers bilden, werden von einer thermomotorischen Vorrichtung betätigt, welcher eine Heizvorrichtung in Form eines Widerstandes R₅ zugeordnet ist.

Die Kontakte S„ und Sg werden von einer wärmeempfindlichen Meßvorrichtung oder einem Wärmemeßfühler betätigt. Dieser den Wärmeaeßfühler des Thermostaten TH₁ ähnliche Meßfühler ist an irgendeiner beliebigen Stelle in eine Aussparung des Wärmespeicher oder des Wärmespeicherungskörpers eingesetzt, welche in Fig. 1 mit (Cut-out - Aussparung) gekennzeichnet ist.

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Zum Schutz gegen das Kleben oder Steckenbleiben des Schützes in der Arbeitsposition sind in die Strompfade 60h, 60c, welche die Heizwiderstände R₀ und R_Q speisen, die Schutzkontakte S_n,

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S₁₀ eingesetzt, beispielsweise Kontakte mit oder für Schmelzsicherungen.

Weitere Eigenschaften und Merkmale der einzelnen Stromkreiselemente sowie die Art und Weise, in welcher sie zusammenarbeiten, lassen sich am besten erklären, indem die Funktion oder Arbeitsweise beschrieben wird.

Zunächst einmal sei angenommen, daß die Temperatur des Wärmespeichers oder des Wärmespeicherungskörpers unter der Regeltemperatur oder Sollwerttemperatur (X C) liegt, welche einen Wert im Bereich von 650°C bis 75O°C annehmen kann. Es sei angenommen, daß der Schalter S- von Hand in eine Position geschaltet worden ist, in welcher alle Kontakte dieses Schalters, die Kontakte S_la, Sj. , S_lc, geschlossen sind, so daß der Wärmespeicher oder"~der Wärmespeicherungskörper mit voller Leistung oder voller Stärke aufgeheizt wird. Diese Leistung beträgt oder kann typischerweise betragen 3 Kilowatt für einen jeden der drei Heizwiderstände R₁, R«, Ro, so daß in diesem Falle 9 Kilowatt aufgeschaltet sind.

Angenommen sei weiterhin, daß die Zeitschaltvorrichtung - der uhrgesteuerte Schalter - zur Aufschaltung der Netzspannung auf die Anschlußklemmen Tj, T„ geschlossen und eingeschaltet ist.

Die Kontakte S₂, S₃, S₄, Sg, S₇ und S^ werden alle geschlossen, geschlossen werden auch der Ausschaltkontakt S_g und der Ausschaltkontakt S-_, die Magnetspule L. wird zum Schließen der Kontakte Sg_a, S₅. , S₅ erregt und an Spannung gelegt. Liegen diese Bedingungen vor, dann fließt der Strom durch alle Heizwiderstände IL, R„, R₃₁ und die Temperatur des Wärrae-

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Speichers oder Wärmespeicherungskörpers H steigt an.

Bei der niedrigsten Temperatur, typisch dafür sind (X° - 50°C), werden die Hilfskontakte S. von einem Ausgangselement der zum Thermostaten TH- gehörenden wärmeempfindlichen Meßvorrichtung oder des zum Thermostaten TH- gehörenden Wärmemeßfühlers geöffnet.

Nach dem Öffnen der Kontakte S., der Hilfskontakte S., kann der Strom nicht mehr über den auf der rechten Seite des Widerstandes R₅ beginnenden Strompfad zur Hagnetspule L- fliessen und dann weiter über die rechte Seite von S₅ , durch die Kontakte S₄ und die Spule L- zur Anschlußklemme T*„ (Nulleiter). Der Strom kann jedoch auch weiterhin zur Magnetspule L- gelangen, und zwar über einen auf der rechten Seite des Kontaktes S_ beginnenden Stromkreis, durch diese Kontakte S , durch cTie geschlossenen Kontakte Sg, durch die Magnetspule L- und dann zur Anschlußklemme T„. Dieser Zustand dauert solange an, wie die Kontakte Sg und S_ geschlossen bleiben.

Durch die fortgesetzte Erregung der Magnetspule L- oder durch das weitere Spannungsaufschalten auf die Magnetspule L₁ bleiben die Kontakte S_5a, S₅. , S_ in der Schließstellung, so daß der Wärmespeicher ocTer der Wärmespeicherungskörper auch weiterhin mit voller Leistung oder mit voller Stärke über alle drei Heizwiderstände R-, R«, R₃ mit Energie versorgt wird.

Wenn nach einen weiteren Ansteigen der Temperatur der Wärmespeicher oder der Wärmespeicherungskörper die Regeltemperatur erreicht hat, nämlich die Temperatur X°, dann werden wegen der fortgesetzten Bewegung des zur wärmeempfindlichen Meßvorrichtung oder zum Wärmemeßfühler des Thermostaten TH- gehörenden Ausgangselementes die Kontakte S₂ geöffnet.

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Weil der Unterschied oder die Differenz zwischen den Wärmeausdehnungskoeffizienten der Außenteile und Innenteile der wärmeempfindlichen Meßvorrichtung oder des Wärmemeßfühlers klein ist, öffnen sich die Kontakte S₂ - wenn dafür ein Material gewählt worden ist, welches die im Wärmespeicher oder im Wärmespexcherungskorper vorhandene hohe Temperatur aushalten kann - nur mit einer geringen Geschwindigkeit. Der Widerstand R₄, welder diese Kontakte überbrückt, ist im Wert jedoch derart ausgelegt, daß an diesem Widerstand nur eine kleine Spannung sich entwickeln kann, welche typischerweise bei 5 Volt liegt. Die Stromunterbrechung bei den Kontakten S„ kann somit also ohne Schwierigkeit vorgenommen werden.

Vor dem Öffnen der Kontakte S„ wird ein sehr kleiner Teil des von der Anschlußklemme T- aus über die Kontakte S- und S-fließenden Stromes durch den Widerstand R. geführtT Aus praktischen Gründen bleibt dieser Widerstand kalt und heizt somit auch nicht ein in Form eines Bimetallstreifens 25 ausgeführtes thermomotorisches Element auf. Dieser Bimetallstreifen ist in Fig. 1 mit der Hinweiszahl 25 gekennzeichnet. Ein solcher Strom fließt aber durch einen anderen Teil der thermomotorischen Vorrichtung, nämlich durch das in Form eines Bimetallstreifens 26 ausgeführte Kompensationselement,, mit welchem einer der Kontakte S„ verbunden ist. Dabei wird dieser Bimetallstreifen derart erwärmt, daß er, solange die Kontakte S₃ geschlossen sind, den Kontaktdruck zwischen diesen Kontakten S₃ erhöht.

Wenn sich die Kontakte S₂ jedoch öffnen, dann fließt der gesamte Strom durch den Widerstand R₄ und erwärmt dann den Bimetallstreifen 25, der dann zum Abschalten des durch die Magnetspule L- fließenden Stromes die Kontakte S₃ öffnet. Das Unterbrechen des zur Magnetspule L- fließenden Stromes hat zur Folge, daß sich die Kontakte S_c , S_. , S_ und der zu den

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Heizwiderständen R- bis R₃ fließende Strom unterbrochen und abgeschaltet wird.

Nach dem Öffnen der Kontakte S₃ fließt kein Strom mehr durch den Kompensations-Bimetallstreifen 26. Dieser kühlt ab und versucht sich in eine Richtung zu biegen, welche die Öffnung zwischen den Kontakten S₃ noch vergrößert oder verstärkt. Für den praktischen Betrieb wird - dies wird nachstehend noch beschrieben werden - für die Kontakte S₃ ein kleines Verhältnis der Schließungs-Öffnungszeit gewählt. Das hat dann wiederum zur Folge, daß dann, wenn die Kontakte S₃ in zyklischer Weise geöffnet und geschlossen werden, der Durchschnittswert des durch das Kompensationsbimetallelement oder durch den Kompensationsbimetallstreifen 26 fließenden Stromes gering ist. Die in diesem Zusammenhang vom kompensierenden Bimetallstreifen eingenommene Position verringert dabei den Kontaktdruck zwischen den Kontakten S₃ (und zwar auch dann, wenn diese Kontakte geschlossen sind), und dies im Vergleich zu jenem, welcher vorhanden war, als während der vorhergehenden Betriebsphase die Kontakte S₃ kontinuierlich geschlossen waren, und der durch 26 fließende Strom stärker und größer war.

Bei einem typischen Fall sind die thermischen Eigenschaften ' I der Bimetallstreifen 25 und 26 sowie die Stromwärmeabgabe im Widerstand R₄ derart ausgewählt, für die Kontakte S₃ ein kleines Öffnungs-Schließungs-Zeitverhältnis von vorzugsweise 1/20 (5 %) oder um diesen Wert herum erreicht wird. Dem ist deshalb so, daß - und dies soll nachstehend nun beschrieben werden - eine starke Wärmezufuhr zum Wärmespeicher oder zur Wärmespeicherungsvorrichtung erreicht wird.

Wenn sich die Kontakte S₃ wieder schließen, dann kann von der Anschlußklemme T^ aus der Strom wieder über S- , über S₃, R₄, S₇, R₅, über den rechten Kontakt der Kontakte S"₅ sowie über

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den Heizwiderstand R^ zur Anschlußklemme T₂ fließen. Weil die Kontakte S_,- und S_ · jedoch geöffnet bleiben, kann durch die Heizwiderstlfnde R„ und R₃ jedoch kein Strom fließen. Die Magnetspule L₁ kann nicht erregt oder an Spannunggslegt werden, weil dazu die Kontakte S₄ geschlossen werden müßten. Diese Kontakte S₄ schließen aber nur dann, wenn die Temperatur des Wärmespeichers oder des Wärmespeicherungskörpers auf einen Wert von unter (X - 50°C) abfällt.

Das hinsichtlich der Kontakte S₃ bestehende Schließungs-Öffnungsverhältnis von 1/20 (5 %) sowie die Tatsache, daß der Strom nur durch die Heizwiderstände R- fließen kann, führt dazu, daß die Stromwärmeabgabe im Wärmespeicher oder im Wärmespe icherungskörper unter dem ständigen Wärmeverlust liegt. Die Temperatur des Wärmespeichers oder Wärmespeicherungskörpers fällt also ab. Bevor jedoch ein Wert erreicht würde, an dem sich die Kontakte S₄ schließen würden, wird zunächst einmal ein Wert erreicht, nämlich X° und gerade darunter, an dem die Kontakte S„ schließen würden. Wenn dies der Fall ist, dann wird zum Aufheizen des Wärmespeichers oder des Wärmespeicherungskörpers dem Heizwiderstand R- kontinuierlich ein Eingang von 3 Kilowatt aufgeschaltet, dann werden die Kontakte S₃ des P Stromreglers nicht mehr zyklisch betätigt, weil der Widerstand R₄ tatsächlich.kurzgeschlossen ist.

Damit aber steigt die Temperatur des Wärmespeichers oder des Wärmespeicherungskörpers wieder an, wenn dieses Ansteigen sich im Vergleich zu dem ersten Temperaturanstieg sich auch mit einer langsameren Geschwindigkeit vollzieht. Dieses Ansteigen der Temperatur dauert bis zum Öffnen der kontakte S₂ bei der Regeltemperatur X⁰C. Zu diesem Zeitpunkt beginnt dann auch wieder das zyklische Arbeiten der zum Stromregler gehörenden Kontakte S₃₁ womit ein neuer Regelablauf beginnt, durch welchen die mittlere Temperatur des Wärmespeichers oder Wärme-

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speicherungskörpers bis zum Ende der verbrauchsarmen Periode auf di

auf dem Wert X⁰C, d.h. auf der Regeltemperatur, gehalten

Es sei darauf hingewiesen, daß die Steuerung und Regelung des zu den Heizwiderständen R- fließenden Stromes nur durch die Kontakte S₂ und S₃ bewerkstelligt wird, während zur Vermeidung des Schützbrummens der Hagnet des Schützes kontinuierlich abgeschaltet ist.

Es sei darauf hingewiesen, daß es bei dieser Funktionsart möglich ist, die Kontakte S„ derart einzustellen, daß sie, ohne Schaden zu nehmen, sich mit langsamer Geschwindigkeit öffnen können. Aus diesem Grunde können sie im Ansprechen auf eine kleine Bewegung oder Verschiebung des zum Wärmemeßfühler gehörenden Ausgangselementes und auf eine entsprechend kleine Temperaturdifferenz arbeiten, so daß, wenn der Wärmespeicher oder der Wärmespeicherungskörper einmal auf die Regeltemperatur gebracht worden ist, sie immer nur wenige Grade abfallen kann, typisch dafür sind 2°C unter der Regeltemperatur. Die Möglichkeit einer zu geringen Speicherwärme - sollte der Zeitschalter kurz vor dem erneuten Schließen der Kontakte S„ abschalten - ist damit im Vergleich zu einem konventionellen System um vieles, geringer. Bei diesem zuletzt genannten System ist größere Unterbrechungsgeschwindigkeit oder Abschaltgeschwindigkeit beim Kontakt des Thermostaten erforderlich, und damit aber auch eine größere Bewegung oder Verschiebung des zur wärraeempfindlichen Meßvorrichtung oder zum Wärmemeßfühler gehörenden Ausgangselementes.

Sollten sich aus irgendeinem Grunde die primären und langsam unterbrechenden Kontakte S₂ bei der Regeltemperatur nicht öffnen, dann beginnt der zweite Thermostat TH„, welcher als Ausschalter ausgeführt ist, zU arbeiten. Dies geschieht

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entweder zu Beginn oder während der Periode zwischen dem ersten Öffnen und dem Ende der Speicherungszeit, in welcher die Kontakte normalerweise wiederholt öffnen und schließen sollten, wenn im Vergleich mit dem Stromreglerkontakten S₃ mit einer viel geringeren Geschwindigkeit.

Zu diesem Zweck ist der entsprechende und langsam unterbechende Kontakt Sg, welcher von der wärmeempfindlichen Meßvorrichtung oder vom Wärmemeßfühler des Thermostates betätigt wird, derart ausgelegt, daß er sich bei einer etwas über der Temperatur der Kontakte S₃ gelegenen Temperatur, beiwpielsweise (X + 50⁰C), öffnet. Dadurch wird dann wiederum der Heizwiderstand R- erregt oder an Spannung gelegt. Dieser Heizwiderstand veranlaßt, daß die Kontakte S₇, die zum Stromreglar gehören, durch Betätigung einer thermomotorischen Vorrichtung geöffnet werden. Diese thermomotorische Vorrichtung kann als Bimetallstreifen ausgeführt sein. Der Bimetallstreifen kann dabei jenen Streifen entsprechen, welche in den Thermostaten TH₁ eingebaut und mit den Hinweiszahlen 25 und 26 gekennzeichnet sind.

Den Kontakten S_ ist eine Verriegelungsvorrichtung oder ein Verriegelungsmechanismus zugeordnet, welcher nach dem Öffnen diese Kontakte solange geöffnet hält, bis dieser Verriegelungsmechanismus von Hand wieder gelöst wird. Während dieser Periode würden die Stromreglerkontakte S₇ nicht arbeiten, so daß der Wärmespeicher oder der Wärmespeicherungskörper allmählich abkühlt.

Die Hilfskontakte S„ sind weiterhin derart angeordnet und ausgelegt, daß sie sich bei einer noch höheren Temperatur, beispielsweise (X + 75°C) öffnen. Diese Hilfskontakte S_ß würden die Stromzufuhr zur Magnetspule L₁ dann unterbrechen, wenn sich die Kontakte S₃ und S₇ nicht Öffnen. Dies wäre dann der Fall,

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wenn einige dieser Kontakte defekt wären, oder aber, wenn in deren Betätigungsvorrichtungen ein Fehler vorliegt, wenn bei einem oder zweien der Widerstände R- ein offener Stromkreis vorliegen würde (wobei R- für eine Gruppe von beispielsweise drei Widerständen steht).

Der handbetätigte Schalter S^ ermöglicht es, daß die Aufladungsstärke, d.h. die Stromwärmeabgabe durch die Heizwiderstände R-, R₂, R₃ während der Aufladungsperiode oder der Speicherungsperiode gewählt werden kann, wodurch dann wiederum bei mildem Wetter eine unnötig hohe Belastung des Stromanschlußnetzes vermieden wird. Dies gilt auch für andere Bedingungen oder Umstände, unter denen während einer bestimmten Verbrauchsperiode die vom Wärmespeicher oder vom Wärmespeicherungskörper verlangte Wärmeabgabe geringer wird. Weiterhin wird nach dem Erreichen der Regeltemperatur die maximale Stromaufschaltung, welche während einer Aufladungsperiode oder Speicherungsperiode erfolgen kann, auf die Stromaufschaltung beim Heizwiderstand R-beschränkt, wodurch dann wiederum die Belastung des Anschlusses verringert wird.

In Fig. 2 ist die zu jedem Zeitpunkt im Wärmespeicher oder im Wärnespeicherungskörper gespeicherte Wärmemenge als Ordinate gegen die Zeit als Abszisse eingetragen.

Zum Vergleich mit einer konventionellen elektrischen Wärmespeicherheizvorrichtung ist angenommen worden, daß bei Verwendung aller Heizwiderstände R- bis R₃ die Stärke der Wärmespeicherung, d.h. die Stromwärmeabgabe, gleich der festgelegten Speicherungsstärke bei einer herkömmlichen oder konventionellen Heizvorrichtung ist· Ee ist weiterhin angenommen, daß bei einer Einstellung des zu der zuletzt genannten Heizvorrichtung gehörenden Thermostaten auf den höchsten Wert für den Wärmespeicher eine Temperatur festgelegt ist, welche gleich der bei der

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hier beschriebenen Heilvorrichtung verwendeten Temperatur im Bereich von 65O°C bis 75O° C liegt.

Bei einer konventionellen Wärmespeicher-Heizvorrichtung kann der Halter die Größe der Regeltemperatur derart variieren, daß sich der Wärmespeicher oder der Wärmespeicherungskörper während der Nachtspeicherungsperiode auf unterschiedliche Werte auflädt. Dies wird mit den Kennlinien H2, M2 und L2 für eine Aufladung oder Speicherung mit hohem Wert, Mittelwert und mit geringem Wert wiedergegeben.

Es sei darauf hingewiesen, daß nach Beendigung der Nachtspeicherungsperiode, nachdem die Heizvorrichtung für die Wärmeabgabe an die zu beheizenden Räume eingestellt worden ist, die Restaufladungen im Wärmespeicher oder im Wärmespeicherungskörper, wie dies aus den entsprechenden Teilen der Kennlinien H2, M2 und L2 hervorgeht, für abnehmende Außentemperaturen bei abnehmenden Stärken abfallen. Die für die Wärmeabgabe typische Periode ist die Zeit zwischen 7.oo und 23.oo Uhr. Bei Verwendung der Einstellung "KALT" würde dies typischerweise 30°F betragen, bei der Einstellung "Gemäßigt", Einstellung M2, 40°Fund bei der Einstellung L2 "MILD" 50°F.

Es sei darauf hingewiesen, daß es während der Nachtspeicherungsperiode für die Kennlinien H2, M2, L2 einen gemeinsamen Teil gibt, während der die Menge der gespeicherten Wärme auf den eingestellten Wert ansteigt. Die dann folgende Schaltperiode mit Abfallen unter den eingestellten Wert ist für die Kennlinie H2 am kürzesten und für die Kennlinie L2 am längsten. Ein derartiges Abfallen unter den eingestellten Wert ist deshalb eine spürbare Größe, weil im Thermostaten Kontakte vorgesehen werden müssen, welche, wie bereits zuvor erwähnt, unter diesen Bedingungen genau bei der Betätigungs-Temperaturdifferenz unterbrechen müssen.

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BAB ORIGINAL

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Während der Nachmittagsspeicherungsperiode wird - von Anfang an und bis zum ersten Schalten des Thermostaten - wegen der Tatsache, daß vom Wärmespeicher eine Wärmeabgabe verlangt wird, der Anstieg der gespeicherten Temperatur kleiner sein als während der frühen Stadien der Nachtspeicherungsperiode. Aus diesem Grunde ist der ungefähre Anstieg oder die Steigung der Teile der Kennlinien L2, M2, H2 während der Nachmittagsspe icherungsperiode der Unterschied oder die Differenz während des Ansteigens des ersten Teiles dieser Kennlinien in der Nachtspeicherungsperiode und zwischen dem abfallenden Teil der Kennlinien während der Wärmeabgabeperiode in der Zeit zwischen 7.oo Uhr und 23.oo Uhr.

Es sei darauf hingewiesen, daß im Falle der Kennlinie L2 der Wärmespeicher oder der Wärmespeicherungskörper den vorgegebenen niedrigen Speicherungswert in einem Bruchteil der für die Nachmittagsspeicherungsperiode zur Verfügung stehenden Zeit erreicht. Dann kommt es durch das Einwirken oder durch das Schalten des Thermostaten zu einem zyklischen Verhalten, so daß die Leistungsaufnahme für L2 typisch bei 17.5 KWH liegt, und dies im Vergleich zu 27 KWH für M2 und H2.

Mit dem Einstellschalter S^ der nun zu beschreibenden Ausführung des Erfindungsgegenstandes lassen sich die Einstellung "KALT", "GEMÄSSIGT" und "MILD" dadurch erreichen, daß während der Speicherungsperiode im Hinblick auf den Wärmespeicher oder auf den Wäreespelcherungskörper die Aufladungsstärke oder die Speicherungsstärke verändert wird. Damit aber wird der Anstieg der Kennlinien Hl, Ml, Ll, wie dies aus der Nachtspeicherungsperiode zu erkennen ist, kleiner. Bei den drei Schaltpositionen des Schalters S., werden entweder alle drei Kontakte S₁ bis S-, geschlossen, oder nur die beiden Kontakte S₁ und S₁. oTTer sogar nur der Kontakt S- alleine.

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Wegen Verwendung der langsam öffnenden Kontakte S₂, welche bei einer nur kleinen Temperaturdifferenz arbeiten, ist das Abfallen des Speicherungswertes unter den eingestellten Wert spürbar kleiner als bei der Kennlinie H2. Aus diesem Grunde ist die Möglichkeit, daß ein Teil des Speicherwertes, für welchen die Heizvorrichtung durch die Betätigung der Zeitschaltvorrichtung nominell eingestellt ist, verlorengeht beträchtlich geringer oder wird im wesentlichen sogar vermieden.

Der negative Anstieg der Kennlinienteile Hl, Ml, Ll während der Periode von 7.oo Uhr bis 13.oo Uhr wird als eine Entsprechung der Kennlinien H2, M2, L2 wiedergegeben, wenn in der Praxis auch eine geringe Differenz vorhanden sein wird, weil die zuletzt erwähnten beiden Kennlinien von verschiedenen Temperaturwerten ausgehen.

Auch während der Nachmittagsspeicherungsperiode wird die Stärke der Aufladung oder Speicherung jener während der Nachtspeicherungsperiode entsprechen, und zwar vermindert um den Betrag der gleichzeitig stattfindenden Wärmeabgabe.

Es sei darauf hingewiesen, daß für die mit den Kennlinien Ml und Ll wiedergegebenen Einstellungen unter den höchsten Wert, während der Nachtspeicherungsperiode und auch während der Nachmittagsspeicherungsperiode die Stärke der Aufladung oder Speicherung im Vergleich zu den entsprechenden Bedingungen bei dem herkömmlichen Heizgerät beträchtlich verringert ist, was sich insbesondere dahingehend auswirkt, daß eine Spitzenbelastung des externen Anschlußnetzes vermieden wird. Die Leistungsaufnahme bei den mit Ml und Ll gekennzeichneten Einstellungen beträgt jeweils 18 KWH und 9 KWH und ist somit in beiden Fällen gegenüber M2 und L2 der konventionellen Heizvorrichtung beträchtlich kleiner.

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Bei der mit Fig. 2 wiedergegebenen graphischen Darstellung sind die gleichen Größen als Ordinaten und Abzissen eingetragen, wobei für die Kennlinien M2 und Ml die Einwirkung der Restspeicherungen aus der vorhergehenden Grundperiode wiedergegeben und erläutert wird.

Angenommen, der Wärmespeicher oder der Wärmespeicherungskörper sei in der vorhergehenden Grundperiode nicht vollständig entleert worden. Angenommen, zu Beginn der Nachtspeicherungsperiode sei im Wärmespeicher oder im Wärmespeicherungskörper eine Energie von 17.5 KWH zurückgeblieben, dann wird die Auswirkung im Hinblick auf eine konventionelle Heizvorrichtung mit der Speicherungskennlinie M2* wiedergegeben. Die Regeltemperatur wird ungefähr zwei Stunden früher als dies sonst der Fall wäre erreicht, gegen Ende der Nachtspeicherungsperiode bleibt jedoch der Wert der gespeicherten Aufladung unbeeinflußt.

Für den in den Rahmen dieser Erfindung fallenden Heizer zeigt die Kennlinie Ml* die Aufladungsbedingungen während der Nachtspeicher ungsperiode. Zu erkennen ist, daß der Wert der gespeicherten Aufladung erhöht wird, weil die Regeltemperatur (welche für alle Einstellungen des Einstellschalters gleich ist) niemals erreicht wird. Während, wie dies aus der Kennlinie M2 entnommen werden kann, die Wärmeabgabe- oder Wärmeverbrauchekurve gleich bleibt, steht - und dies ist aus der Kennlinie Ml* zu entnehmen - für den Heizer oder für die Heilvorrichtung dieser Erfindung eine beträchtlich erhöhte Energiespeicherung für die Wärmeabgabe zur Verfügung.

Die zur Verfügung stehende zusätzliche Aufladung oder Speicherung wird durch die Fläche zwischen den Verbrauch betreffenden Kennlinien Ml und Ml* wiedergegeben. Aus den nachstehend zu beschreibenden Gründen sind dies 16 KWH.

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Wegen der zu erreichenden höheren Temperatur liegt auch die Übernachtabgabe durch Emission vom Gehäuse etwas höher (typisch sind 1.5 KWH für die konventionelle Heizvorrichtung und 3.0 KWH für die Heizvorrichtung dieser Erfindung). Das wird mit den Blöcken unter den Aufladungskennlinien oder Speicherungskennlinien verdeutlicht. Die Aufladungskennlinien sind M2 und Hl. Die Gehäuseabstrehlung über Nacht (welche einen zusätzlichen Verbrauch darstellt) braucht während der Nachtspeicherungsperiode in vielen Einsatzfällen nicht nachteilig zu sein.

Ein wiederum anderer wichtiger Vorteil dieser Erfindung wird mit Fig. 4 wiedergegeben. In dieser sind die Charakteristika für eine konventionelle Heizvorrichtung mit unterbrochenen Linien gekennzeichnet, während die Eigenschaften und Merkmale einer Heizvorrichtung dieser Erfindung mit vollausgezogenen Linien wiedergegeben wird.

Die Prozentwerte des Nennausgangs oder der Nenn-Wärmeabgabe während der abendlichen Wärmeabgabeperiode oder Verbrauchsperiode, d.h. von 16.OO Uhr bis 23.oo Uhr, sind als Ordinaten gegen die Prozentwerte der Nenn-Wärmeabgabe während der Morgenperiode und der Nachmittagsperiode von 7.oo bis 16.oo Uhr aufgetragen.

Die Kennlinien für die Schaltstellungen "KALT", "GEMÄSSIGT" und "MILD" werden für die Heizvorrichtung dieser Erfindung, wie dies in Fig. 2 der Fall ist, mit Hl, Ml und Ll gekennzeichnet, während für die entsprechenden Einstellungen einer konventionellen Heizvorrichtung, in welcher die Aufladungsstärke oder Speicherungsstärke verändert wird, die Kennlinien mit H2, M2 und L2 gekennzeichnet werden.

Als Beispiel wird eine mit 9/60 gekennzeichnete konventionelle

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Heizvorrichtung herangezogen. Diese Kennzeichnung besagt, daß bei voller Aufladung oder Speicherung der Wärmespeicher oder der Wärmespeicherungskörper 60 KWH aufnehmen kann, und daß der ihm zugeordnete Heizwiderstand für 9 KW ausgelegt ist.

Während der zwischen 7.oo Uhr und 23.oo Uhr liegenden gesamten Wärmeabgabezeit kann von der Heizvorrichtung eine gesamte Energie von 60 KWH entnommen werden (die anfänglichen gespeicherten Energien +(3x9 KWH), der während der Nachmittagsperiode aufgenommenen Energie. Die Gesamtenergie beträgt 37 KWH.

Während der Periode von 7.oo Uhr bis 16.oo Uhr (9 Stunden) wird eine Energie von 9/16 von 37 = 49 KWH entnommen. Dies sind 100 % des Morgenverbrauches und des Nachmittagsverbrauches. Die restlichen 38 KWH werden als 100 % für den Abendverbrauch genommen.

Ist die Regelung auf "GEMÄSSIGT" eingestellt, dann wird während der Morgenperiode und während der Nachmittagsperiode nur 30 % der verfügbaren Wärmespeicherung verbraucht. Der für den Abendverbrauch zur Verfügung stehende Wert liegt dann bei:

Einer konventionellen Heizvorrichtung bei 92 % von 48 KWH - 35 KWH

Der Heizvorrichtung dieser Erfindung bei 122 % von 38 KWH - 46 KWH (was eine Steigerung von ungefähr ein Drittel bedeutet).

Eine ähnliche Verfügbarkeit der gespeicherten Energie für die Verwendung am Abend und unter geringer Verwendung der verfügbaren Wärme während der Morgenperiode und der

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Nachmittagsperiode ist für die Einstellung "MILD" der Aufladungsstärke oder der Speicherungsstärke mit der Kennlinie Ll wiedergegeben.

Die zur Verfügung stehenden größeren abendlichen Wärmeabgaben sind durch die gestrichelten Flächen zwischen den Kennlinien Ml und M2 und zwischen den Kennlinien Ll und L2 gekennzeichnet.

Die mit Fig. 5 wiedergegebenen Histogramme für eine Heizvor- L· richtung dieser Erfindung bei A und für eine konventionelle Heizvorrichtung zeigen den Prozentsatz der nachmittäglichen Nachspeicherung - (in der Zeit zwischen 13.oo Uhr und 16.oo Uhr) - im Hinblick auf den gesamten Durchsatz in Kilowatt·«, stunden für die Grundperiode. Bei den Einstellungen "GEMASSIGT" und "MILD" werden beträchtliche Verringerungen in der Belastung des elektrischen Anschlußnetzes erreicht, nämlich 42 % reduziert auf 28 % sowie 53 % reduziert auf 27 %.

Fig. 6 gibt in entsprechender Weise bei A das Betriebsverhalten einer Heizvorrichtung dieser Erfindung für den Durchsatz einer ganzen Saison wieder, und bei B das Betriebsverhalten einerkonventionellen Heizvorrichtung. Mit den gestrichelten * oder schraffierten Flächen sind die nachmittäglichen Speicherungen in der Zeit von 13.oo Uhr bis 16.oo Uhr als ein Prozentsatz des Durchsatzes gekennzeichnet. Es sei darauf hingewiesen, daß im Histogramm A die nachmittäglichen Nachspeicherungen nur 28 % der gesamten im Wärmespeicher gespeicherten Energie betragen, während bei der herkömmlichen Heizvorrichtung die nachmittägliche Energieaufnahme bei 40 % des Energieverbrauches liegt.

Die Berechnung nach Fig. 6 basiert auf dem Witterungs-Musterwert für eine ganze Saison, so wie dieser graphisch in Fig. wiedergegeben ist. Fig. 7 zeigt als Histogramm 220 Tage

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einer Heizsaison, in welcher verschiedene Durchsätze erforderlich werden. Diese Durchsätze werden als Prozentsatz des Nenndurchsatzes wiedergegeben mit breiten Unterteilungen zum Anzeigen der entsprechenden Einstellungen "KALT",
"GEMÄ'SSIGT" und "MILD" für die beiden Heizvorrichtungen.

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Claims (1)

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   Simplex Electric Company Limited, Creda Works Blythe Bridge, Stoke-on-Trent, England

   Patentansprüche:

   Eine Heizvorrichtung mit einem Wärmespeicher oder einem Wärmespeicherungskörper, welcher durch eine elektrische Heizvorrichtung aufgeheizt wird, und mit einem Kanalsystem, durch welches eine Wärmeverteilungsströmung eintreten und über den Wärmespeicher oder Wärmespeicherungskörper streichen kann. Diese Heizvorrichtung

   dadurch gekennzeichnet,

   daß mit den elektrischen Heizwiderständen (R₁, R₂, Ro) eine Regelungsvorrichtung (S- , ^Sih» ^S1c^ ^wi**kungsmäßig verbunden ist. Diese Regelungsvorrichtung hat während einer Wärmespeicherungsperiode die Stromwärmeabgabe in den Heizwiderständen (IL, R₂f Ro) in selektiver Weise zu steuern und zu regeln, und zwar auf irgendeine Anzahl von verschiedenartigen Werten.

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   Eine Heizvorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

   daß die Regeltemperatur, auf welche der Wärmespeicherungskörper oder der Wärmespeicher (H) während einer Speicherungsperiode aufgeheizt wird, von einem Thermostaten (TH₁) bestimmt wird, welcher dem Wärmespeicher oder Wärmespe icherungskörper (H) wirkungsmäßig zugeordnet ist und den Stromfluß zu den elektrischen Heizwiderständen (R-, R„, R₃) zujsteuern und zu regeln hat.

   Eine Heizvorrichtung gemäß Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeic h η e t ,

   daß die elektrische Beheizungsvorrichtung aus einer Reihe von Heizwiderständen (R₁, R„, R₃) besteht sowie aus einer Vorrichtung zum Steuern und Regeln der Stromwärmeabgabe. Diese Vorrichtung ist als ein Schalter (S_la, S_lb, S_lc) ausgeführt, mittels welchem die vorerwähnten HeTzwid¥rstände (R₁, R«, R₃) in selektiver Weise in einen sich zwischen den Anschlußklemmen T₁ und T„ geschaltet werden, wobei jeweils unterschiedliche Werte der Stromwärmeabgabe gewährleistet sind.

   Eine Heizvorrichtung gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,

   daß die Widerstände (R₁, R«» Ro) oder mehrere Gruppen dieser Heizwiderstände im Hinblick auf die Schalterkontakte (S- , S-. , S_lc) zwischen den Eingangsklemmen (T-, T«) Tn ReThe geschaltet sind; zur Auswahl der erforderlichen Stromwärmeabgabe von den Heizwiderständen (R-, R₂, R₃) oder von Gruppen dieser Heizwiderstände jeweils eine andere Kombination der Kontakte (S- , S-, ,Sv ) geschlossen ist.

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   5. Eine Heizvorrichtung gemäß Anspruch 2 oder irgendeinem der Ansprüche 3 und 4, welcher sich auf Anspruch 2 bezieht,

   dadurch gekennzeichnet,

   daß vom Beginn einer Speicherungsperiode an oder vom Beginn einer jeden der Speicherungsperioden an das erste Wirksamwerden des Thermostaten (TIL) zum Abschalten oder zur Verringerung des durch die Heizwiderstände (R.,, R„, R₃) fließenden Stromes derart ausgelegt ist, daß auch die gesamte Stromwärmeabgabe bei den Heizwiderständen (R₁, R„, R₃) während der restlichen Speicherungsperiode reduziert oder verringert wird,

   6. Eine Heizvorrichtung gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,

   daß zu dem Thermostaten (TH-) ein Hilfsschalter (S₄) gehört, welcher in eine erste Schaltstellung gebracht werden kann, in welchem der elektrische Heizwiderstand (Rh, Rn) eine höhere Stromwärmeabgabe zeigt sowie in eine zweite Schaltstellung, in welcher die Heizwiderstände (R-, R„, Ro) eine zweite (geringere) Stromwärmeabgabe

   ™ zeigen. Dieser Hilfsschalter wird durch das erste Wirksamwerden des Thermostaten (TH-) von der ersten Schaltstellung aus in die zweite Schaltstellung geschaltet.

   7. Eine Heizvorrichtung gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,

   daß einzelne Heizwiderstände oder Gruppen von Heizwiderständen (R^, R₂» R3) zur Erwärmung des Wärmespeichers oder des Wärmespeicherungskörpers (H) zwischen den Eingangsklemmen zueinander parallel geschaltet sind; der Hilfsschalter (S₄) derart geschaltet ist, daß er außer

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   der gewählten Anzahl von Heizwiderständen (R^, R„, R₃) alle anderen aus dem zwischen den Eingangsklemmen (T-, T₂) liegenden Stromkreis ausschaltet, so daß nach der Betätigung des Hilfsschalters (S₄) der Thermostat (TH₁) nur noch die Stromeinspeisung bei der gewählten Anzahl der Heizwiderstände (R-) zu steuern und zu regeln braucht, weil der Rest der Heizwiderstände (R₂* R3) abgeschaltet ist.

   8. Eine Heizvorrichtung gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche,

   dadurch gekennzeichnet,

   daß ein weiterer Thermostat (TH₂) mit dem Wärmespeicher oder dem Wärmespeicherungskörper (H) wirkungsmäßig verbunden ist» Zu diesem Thermostaten gehören die Kontakte (S_ß), welche dann öffnen, wenn die Regeltemperatur (X⁰C) um einen ersten vorbestimmten Betrag überschritten wird. Zu den Kontakten (Sg) gehört eine Vorrichtung, welche diese Kontakte (S_) in der geöffneten Position zu ver-

   riegeln oder zu halten haben, wenn diese Kontakte einmal geöffnet worden sind.

   9. Eine Heizvorrichtung gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,

   daß zu dem Thermostaten (TH₀) die Hilfskontakte (S₀) gehören, welche sich dann öffnen, wenn die Regeltemperatur um einen zweiten vorbestimmten Wert - dieser Wert höher als der zuvor erwähnte erste vorbestimmte Wert - überschritten wird. Diese Kontakte (S_g) sind ausgelegt, die Kontakte (S₅ , S₅., S_ ) eines Schützes oder Schalters zu öffnen, der derT Stromfluß zu den Heizwiderständen (R-, R2, Rq) des Wärmespeichers oder Wärmespeicherungskörpers (H) steuert und regelt.

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   10. Eine Heizvorrichtung gemäß Anspruch 7,

   dadurch gekennzeichnet,

   daß die elektrischen Heizwiderstände (R-,, R«» ^3) oder Gruppen dieser Heizwiderstände, welche durch das erste Wirksamwerden oder Schalten des Thermostaten (TH-) ausgeschaltet werden, über Schmelzsicherungen oder andere ausschaltbare Schutzkontakte (S_Q, S--J mit den Eingangs klemmen (T-, T„) verbunden sind.

   - Ende -

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