DE2033994C3 - Auflade-Temneraturregelvorrichtung für elektrische Speicherheizungsanlagen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Auflade-Temperaturregelvorrichtung für elektrische Speicherheizungsanlagen mit von elektrisch in Reihe angeo* Jneten Außentemperatur- und Restwärmefühlcni schaltbaren Teilheizleistungen.

In der DE-OS 15 65 288 ist eine derartige Regelvorrichtung beschrieben. Bei dieser soll in Abhängigkeit von der Außentemperatur die Höchsttemperatur des Speichers geregelt werden. Die Regelung ist unabhängig vom Leistungsangebot eines Elektrizitätsversorgungsunternehmens. Insbesondere ist nicht beabsichtigt zu unterschiedlichen Zeiten eine unterschiedliche Aufheizung vorzunehmen.

Es ist auch bekannt, zur Leistungsverminderung bei Erreichen einer bestimmten Speicher-Zwischentemperatur die Hauptheizleistung abzuschalten und durch Heizelemente geringerer Leistung zu ersetzen, um möglichst die Wärmeeinspeicherung über die gesamte, von den örtlichen Energieversorgungsunternehmen festgesetzte Niedertarifzeit hinweg auszudehnen (DE-PS 11 42 666).

Diese zeitliche Dehnung der Wärmeeinspeicherung ist zu empfehlen, um einerseits die zeitabhängigen Wärmeverluste des Wärmespeichers zu reduzieren, andererseits aber eine möglichst gleichmäßige Auslastung der Elektrizitätswerke über die gesamte preisgünstige Niedertarifzeit hinweg zu erreichen.

Zur Reduzierung einer elektrischen Heizleistung ab Erreichen einer entsprechenden Zwischentemperatur ist es auch schon bekannt, entweder einen Bimetallschalter im Takt zu betreiben (DE-PS 10 46 211) oder in den Heizkreis eine Leistungsdiode einzuschalten (DE-AS 12 39 417).

Ferner gibt es eine elektronische Regeleinrichtung für eine Direkt-Heizungsanlage, die ab Erreichen einer vorwählbaren Soll-Außentemperatur und/oder einer vorwählbaren Soll-Innentemperatur die Heizleistung im Takt durch einen Schrittschalter unterbricht (DE-PS 1046 289), Diese Regeleinrichtung ist jedoch nicht für Speicherheizungen geeignet.

Schließlich gibt es eine Regeleinrichtung für Heizungs- oder Lüftungsanlagen (DE-PS 10 81 204), bei der die Außentemperatur über besondere Heizwiderstände als Regelglieder bestimmte Regelkreise steuert und damit die Heizleistung regelt Diese und eine weitere, mit Thermostaten arbeitende Regeleinrichtung (DE-AS 12 89 973) ist gleichfalls nur für Direkt-Heizung";n, nicht jedoch für Speicherheizungen geeignet

Bei der Auslegung einer Speicherheizungsanlage bestimmt bekanntlich der maximale Wärmebedarf über eine zwischen zwei Niedertarifzeiten sich erstreckende Entladezeit den Umfang der installierten Speicherkapazität Trotz sorgfältiger Wärmedämmung erleidet der einzelne Wärmespeicher jedoch mehr oder weniger Wärmeverluste je nach Größe seiner Oberfläche, Speichertemperatur und Güte der Wärmedämmung. Steht nur eine nächtliche Niedertarifzeit zur Verfügung, so ist ein relativ großer Wärmespeicher erforderlich, da erden Heizwärmebedarf des gesamten darauffolgenden Tages decken muß.

Aus dieser Erkenntnis heraus ist man vielerorts bereits dazu übergegangen, die Wärmeeinspeicherung nicht nur während der nächtlichen Niedertarifzeit vorzugsweise von 22 Uhr bis 6.00 Uhr, vorzunehmen, sondern diese auf die nächtliche und eine oder mehrere zusätzliche Niedertarifzeiten zur Tageszeit beispielsweise 13.00 Uhr bis 15.00 Uhr, aufzuteilen. Ein wirtschaftlicher Vorteil ergibt sich hier in der dann möglichen Verringerung der Speicherkapazität und damit der Wärmeverluste sowie der Anlagekosten.

Da die Niedertarifzeit unter Tag mit etwa zwei Stunden sehr viel kürzer ist als die nächtliche mit etwa acht Stunden und die relativ hohe Außentemperatur zur Mittagszeit einen zu geringen Richtwert für den Heizwärmbedarf in den praktisch immer kühleren Abendstunden liefert ist eine hinreichende Wärmeeinspeicherung in zwei über 24 Stunden verteilte

«ο Niedertarifzeiten mit herkömmlichen Regeleinrichtungen nicht ohne weitergehende Maßnahmen erreichbar.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Einrichtung zur Heizleistungsregelung von Speicherheizungsanlagen, vorzugsweise von Flüssigkeits-Speicherheizungsanlagen, zu schaffen, die unter Ausnutzung verschiedener, teils in die Nachtzeit und teils in die Tageszeit fallender Niedertarifzeiten in der Lage ist, die Tages-Teilwärmeeinspeicherung dem nach der Niedertarif-Tagesnachladezeit bis zur Niedertarif-Nachtladezeit zu erwartenden

5ό Heizwärmebedarf trotz unterschiedlicher Außentemperaturen bei Tag und Nacht besser anzupassen als bisher. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst daß eine Zeitschaltuhr für die Einschaltung von Niedertarif-Nachtlade- und Niedertarif-Tagesnachladezeiten vorgesehen ist und die Schaltkontakte der Zeitschaltuhr in einem die Steuerstromkreise der Teilheizleistungen zwischen deren Außentemperatur- und Speichertemperaturfühlern verbindenden Strompfad angeordnet sind und den Außentemperaturfühler der nächst niedrigen Temperatur-Teilleistungs-Zuschaltstufe zur Niedertarif=Tagesnachladezeit überbrük* ken.

Es schaltet sich also für die gegenüber der Niedertarif-Nachtladezeit meist kürzere Niedertarif· Tagesnachladezeit bei gleicher Außentemperatur eine größere Heizleistung selbsttätig ein mit der vorteilhaften Wirkung, daß der in den kühleren Abendstunden entstehende Wärmebedarf durch die in der wärmeren

Niedertarif-Tagesnachladezeit in Abhängigkeit von der dann herrschenden höheren Außentemperatur meist zu geringen Wärmeeinspeicherung in Form einer Aufstokkung bedarfsgerechter den Erfordernissen angepaßt wird.

Im folgenden wird der Erfindungsgedanke anhand eines Erläuterungsbeispiels unter Bezugnahme auf die in der Zeichnung enthaltenen Figuren näher verdeutlicht Es zeigt

F i g. 1 eine Wasser-Speicherheizungsanlage unter Herausstellung der elektrischen Regeleinrichtung und Beschränkung auf die zur Wärmeeinspeicherung notwendigen Teile in Form eines Schaltbildes,

Fig,2 den Aufheiztemperatur-Verlauf der Flüssigkeitsspeicherheizanlage nach F i g. 1 in Abhängigkeit von der Außentemperatur und Restwärme zur Niedertarif-Nachtladezeit in Form eines Diagrammes,

Fi g.3 den Aufheiztemperatur-Verlauf wie in Fig.2, jedoch zur Niedertarif-Tagesnachladezeit.

Die zur Wärmeeinspeicherung notwendigen Teile umfassen die in Gruppen zusammengefaßten elektrischen Heizelemente la, 16, ic (im nachfolgenden Teilheizleistungen genannt) eines nicht weiter gezeichneten Durchlauferhitzers in Drehstromschakung mit jeweils in den Zuleitungen R, S, T angeordneten Schaltkontakten zugehöriger Schaltschütze 2a bzw. 26 bzw. 2c nebst zugehörigen Steuerstromkreisen 3a bzw. 36 bzw. 3c mit elektrisch jeweils in Reihe angeordneten und von Außentemperaturfühlern 4a bzw. 4b bzw. 4c sowie an einem Wasserbehälter 5 placierten Wasser-Restwärmefühlern 6a bzw. 6b bzw. 6c steuerbaren Schaltern la bzw. Tb bzw. 7c; Sa bzw. Sb bzw. 8c

Die Steuerstromkreise 3a, 36,3c sind in dem jeweils zwischen ihren dem Außentemperaturfühler 4a bzw. Ab bzw. 4c und dem Wasser-Restwärmefühler 6a bzw. 6b bzw. 6czugeordneten Schalter 7a bzw. Tb bzw. 7cund 8a bzw. Sb bzw. 8c untereinander durch einen Strompfad 9ab; 96c verbunden, in welchem die Schaltkontakte 10a6; iObci einer je eine Niedertarif-Nachtladezeitstellung N und Niedertarif-Tagesnachladezeitstellung T schaltbaren Zeitschaltuhr 11 angeordnet sind. Einer dieser Schaltkontakte tOab liegt in dem zwischen den Steuerstromkreisen 3a, 3b befindlichen Teil 9ab des Strompfades und ist als Ein-Aus-Kontakt ausgebildet

Die weiteren Schaltkontakte, nämlich 106ci sowie Schaltkontakt XObC₁ sind Umschaltkontakte eines Wechselschalters, dessen beweglicher Kontakt 3b\ Verbindung herstellt mit dem Steuerstromkreis 3b. Kontakt iObc, steht in Kontakt mit dem Steuerstromkreis 3b und Strompfad 9ab, Schaltkontakt 10ZrC₂ steht in SO Kontakt mit dem Strompfad 9bc

Die Solleinschalttemperaturen der Außentemperaturfühler 4a, 4b, 4c und die Sollausschalttemperatur der Wasser-Restwärmefühler sind im Gesamtumfang jeder der Fig. 1—3 zu entnehmen. Sie sind hier aus Wärmebedarfsgründen so gestaffelt, daß bei den niedrigsten Außentemperaturen (Winter) die Sollabschalt- Wassertemperaturen hoch und umgekehrt (in der Übergangszeit) liegen.

Die geregelte Wärmeeinspeicherung geht in der κ gezeichneten Niedertarif'Nachtladestellung /Vder Zeit» schaltuhr 11 wie üblich vor sich, d. h. die Schaltkontakte 10a6 und 106c* der Zeitschaltuhr 11 sind geöffnet und damit der Strompfadteil 9a6; 9bc stromlos und folglich die Steuerstromkreise 3a, 3b, 3c ohne gegenseitige

Beeinflussung.

Je nach Unterschreiten der Sollschaluemperaturen der Außftntemperaturfühler 4a, 4b, 4c werden die zugehörigen Teilheizleistungen la, Ib, Ic über die zugehörigen Schalter 7a bzw. Tb bzw. 7c und Schaltschütze 2a bzw. 2b bzw. 2c ein- bzw. zugeschaltet, bei Ansteigen der Wassertemperaturen auf die Sollwerte der Wasser-Restwärmefühler 6a bzw. 6b bzw. 6c über die zugehörigen Schalter 8a bzw. Sb bzw. 8c und Schaltschütze 2a bzw. 26 bzw. 2c nacheinander (entsprechend F i g. 2) abgeschaltet

Die Abschalttemperaturen der Teilheizleistungen sind im vorliegenden Beispiel aber auch deshalb gestaffelt, weil die Wassertemperaturerhöhung im Durchlauferhitzer bei voller Heizleistung la + 16 + Ic sehr groß ist (z. B. At > 45⁰C). Bei ansteigender Rücklauftemperatur (z.B. At > 55°C mangels Wärmeentzug) würde das Vorlauf-Wasser in offenen Anlagen die kritische Grenze von 100⁰C übersteigen und ein (nicht gezeichneter) Sicherheitstemperaturbegrenzer ansprechen.

Durch das stufenweise Abschalten von Teilheizleistungen la, 16, Ic vor Erreichen der Wasserendtemperatur wird die Wassertemperaturerhöhung im Durchlauferhitzer gegen Ende der Aufheizung verringert, so daß in" Falle ansteigender Rücklauftemperaturen der Durchlauferhitzer vom Sicherheitstemperaturbegrenzer nicht vorzeitig abgeschaltet wird.

In ihrer Tagesnachladestellung Γ hält die Zeitschaltuhr 11 ihren Schaltkontakt 10a6und unter öffnung ihres Schaltkontaktes 106ci den restlichen Umschaltkontakt \0bci geschlossen. Sinkt die Außentemperatur nun vor oder während der Tagesnachladezeit unter 12° C und liegt die Wassertemperatur gleichzeitig unter 65° C, so werden von dem Außentemperaturfühler 4a und dem zugeordneten Wasser-Restwärmefühler 6a die diesem zugehörigen Schalter 7a, 8a geschlossen bzw. in Schließstellung gehalten. Die Schalter 86, 8c der auf höhere Soll-Wassertemperaturen (8O⁰C; 95°C) eingestellten Wasser-Restwärmefühler 66, 6c sind bei Wassertemperaturen <65°C ohnehin geschlossen, hingegen die Schalter 76, 7c der auf tiefere Außentemperaturen (+2⁰C; —8⁰C) eingestellten Außentemperaturfühler 46,4c geöffnet

Da der Steuerstromkreis 3a somit geschlossen und der geöffnete Schalter 76 durch den Strompfadteil 9a6 überbrückt ist, werden gegenüber der Nachtladezeit bei gleichen Temperaturverhältnissen über die Schaltschütze 2a, 26 zwei Teilheizleistungen la, 16 statt einer eingeschaltet Liegt die Außentemperatur unterhalb + 2° C zur Tagesnachladezeit (Stellung Tder Zeitschaltuhr), so wird über den bei dieser Temperatur wirksam werdenden Außentempsraturfühler 46 der zugehörige Scheiter 76 zusätzlich geschlossen und damit über den Steuerstromkreis 36, Umschaltkontakt XObC₂, Strompfadteil 96c der wiederum bei tieferen Außentemperaturen schließende Schalter 7c des Stromkreises 3t* überbrückt, so daß sich über das Schaltschütz 2c die dritte und letzte Teilheizleistung Ic zuschaltet. Zur Nachtladezeit (Stellung A/der Zeitschaltuhr 11) wären unter gleichen Temperatur-Verhältnissen nur die beiden Teilheizleistungen la, 16eingeschaltet.

Die Abschaltung der Teilheizleistungen la, 16, Ic bei Annäherung an die zugehörigen Sollschalt-Wassertemperaturen vollzieht sich gemäß Diagramm F i g. 3.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

1. Patentansprüche:

   1, Auflade-Temperaturregelvorrichtung für elektrische Speicherheizungsanlagen mit von elektrisch in Reihe angeordneten Außentemperatur- und Restwärmefühlern schaltbaren Teilheizleistungen, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zeitschaltuhr (11) für die Einschaltung von Niedertarif-Nachtlade- und Niedertarif-Tagesnachladezeiten vorgesehen ist und daß die Schaltkontakte (10aZ>, lOöci, iQbci) der Zeitschaltuhr (11) in einem die Steuerstromkreise (3a, 3b, 3c) der Teilheizleistungen (la, 16, ic) zwischen deren Außentemperatur- und Speichertemperaturfühlern (4a, 4b, 4cbzw. 6a, 6b, 6c) verbindenden Strompfad (ßab, 9bc) angeordnet sind und den Außentemperaturfühler (4b bzw. 4b und 4c) der nächst niedrigen Temperatur-Teilleistungs-Zuschaltstufe (16 bzw. 16 und ic) zur Niedertarif-Tagesnachladezeit überbrücken.
2. 2. Auflade-Temperaturregelvorrichtung für elektrische Spdcherheizungsanlagen gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der auf die nächst niedrige Außentemperatur eingestellte Außentemperaturfühler durch Schalter der Vorstufe und der Zeitschaltuhr während der Niedertarif-Tagesnachladezeit überbrückbar ist