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Einrichtung für Heizungsanlagen
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Die Erfindung betrifft solche Einrichtungen für Heizanlagen, die vol
Oberbegriff des Anspruchs 1 umfaßt werden.
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Stand der Technik Es ist bekannt, Heizungsanlagen sit Thermostaten
zu regeln. Aufwendige Regelanlagen weisen mehrere Thermostaten auf, einen ersten
in dem Raun, dessen Rauatesperatur in wesentlichen konstant gehalten werden soll,
einen zweiten, der die Temperatur des aus de Heizkessel austretenden War wassers
die sogenannte Vorlauftemperatur, mißt und einen dritten, der die Außentemperatur
erfaßt.
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Bei einer gut ausgelegten Regelanlage schaltet der Raumthermostat
die Heizungsanlage beim Erreichen der gewünschten Raumtemperatur ab, um ein Uberheizen
des Raumes zu vermeiden. Der Vorlauf thermostat hingegen schaltet die Heizungsanlage
wieder ein, wenn die Vorlauf temperatur einen geeigneten Wert unterschreitet, die
so gewählt ist, daß die Raumtemperatur gar nicht so weit absinkt, daß sich der ganze
Raum merklich abkühlt und den Raumthemostaten zuu Ansprechen bringt.
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Denn mit den Rückgang der Raumtemperatur um Bruchteile von Wärmegraden
geht ein leichter neßbarcs, da deutlicheres Absinken der Vorlauftemperatur einher.
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In der Regel ist jede Vorlauf thermostaten auch eine Abschalttemperatur
zugeordnet, damit beim Aufheizen eines Raumes die Heizkörper nicht unnötig erhitzt
werden. Ist das Verhältnis der Abschalttemperaturen des Raumthernostaten und des
Vorlauf thermostaten falsch gewählt, dann kann sich ergeben, daß die gevUnschte
Raumtemperatur nicht erreicht wird, weil das Warawasser gar nicht auf die Temperatur
erwärmt wird, die es möglich machen würde, dem Raum die zum Ansprechen des Raumthermostaten
erforderliche Warme zuzuführen.
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Solche Verhältnisse treten oft auf, wenn bei stark gefallenen Außentemperaturen
die in der Abergangszeit eingestellte Vorlauftemperatur nicht nachgestellt wurde
Moderne Regelanlagen besitzen
daher automatische Nachführungen der
Vorlauftemperatur beim Absinken der Außentemperatur, um sicherzustellen, daß in
jedem Fall der Raumthermostat die Raumtemperatur bestimmt.
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Erfindung Derartige Regelanlagen arbeiten zur vollen Zufriedenheit
der Benutzer.
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Durch die Wahl einer tieferen Raumtemperatur kann man in solchen Anlagen
durchaus die Absicht verwirklichen, Brennstoff zu sparen. Jedoch ist ein quantitativer
Zusammenhang zwischen der Temperaturabsenkung und der Brennstoffersparnis bzw. zwischen
einer Erhöhung der Raumtemperatur und den Mehrkosten des höheren Energieverbrauchs
in den bekannten Anlagen nicht zu erkennen. Diesem Mangel abzuhelfen, dient die
Erfindung.
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Das Kennzeichnen des Anspruchs 1 führt die Merkmale an, die zusammen
itt dem Oberbegriff die Erfindung ausmachen.
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Zeichnung und Erläuterung In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel
der Erfindung dem Prinzip nach dargestellt. Es zeigen Figur 1 ein Funktionsschaltbild,
Figur 2 eine geeignete Kombination von Thermostatschaltkontakten in Verbindung mit
den Schaltkontakten der erfindungsgemäßen Einrichtung.
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Die Heizungsanlage 1, deren Steuerung die erfindungsgeaäße Einrichtung
dient, besteht aus einem unteren Brenner 2 und einem darüber angeordneten Warmeasserkessel
3. Das in dem nur teilweise dargestellte Heizungssystem 4 abgekühlte Wassel @@@@
aus dem Rücklaufrohr 5 in den Warmwasserkessel 3 ein und wird hier, wenn der Brenner
läuft, aufgeheizt
Das Warmwasser tritt aus dem Kessel 3 aus und
wird durch die im Vorlaufrohr 6 eingebaute Pumpe 7 in das Heizungssystem 4 zurUckgAputtt.
"ic Tc-,ratui Utb zurückgepi.iivipten Warmwassers wird einen Vorlaufthermostaten
8 gemessen. In dem Raum, in dem das Heizungssystem heizen soll, wird die Temperatur
durch den Raumthermostaten 9 überwacht. Die Brennstoffzufuhr zum Brenner 2 über
die Leitung 10 wird von einem Schaltventil 11 freigegeben oder gesperrt. da es bei
Heizungsanlagen in aller Regel nicht üblich ist, die Brennstoffzufuhr zur Anpassung
an den Energiebedarf durch Druckminderung zu drosseln. Das Schaltventil ist mit
einem elektrisch steuerbaren Stellglied 12 ausgerüstet. Dieses Stellglied steht
über eine Verbindungsleitung 13 mit einer zentralen Steueranlage 14 in Verbindung,
welcher die beiden erwähnten Thermostaten 8 und 9 ihre Zustandsmeldungen Ubermitteln.
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An die Steueranlage 14 ist der erfindungsgemäße Steuerkreis mit einem
zeitabhängig gesteuerten Unterbrecher 15 angeschlossen. Dieser Unterbrecher 15 besteht
im wesentlichen aus zwei Schaltarmen 16, 17, die untereinander einen vorgegebenen
Winkel 4 einschließen und gemeinsam von einem nicht dargestellten Rotor auf einer
Kreisbahn geführt werden. Dabei überlaufen die beiden Schaltarme nacheinander zugeordnete
Schaltkontakte.
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Der erste Kontaktschluß des Schaltarmes 16 15st über einen anhand
der Figur 2 näher erläuterten Schaltkreis das Schließen des Schaltventils 11 aus.
Beim zweiten Kontaktschluß durch den Schaltarm 17 wird das Schaltventil wieder geöffnet.
Dieses Spiel wiederholt sich periodisch. Die Umlaufzeit des Motors ist frei wählbar.
Durch die gewählte Winkelstellung α der Schaltarm wird das Verhältnis der
Verschlußzeit des Schaltventils zu seiner öffnungszeit bestimmt, so dal insgesamt
das Ventil für vorgegebene Zeitspannen in vorgegebenen Zeitabständen geschlossen
gehalten und die Brennstoffzufuhr unterbrochen werden kann.
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Da während der Öffnungszeit des Schaltventils die Brennstoffzufuhr
pro Zeiteinheit konstant ist, entspricht das Produkt aus der Brennstoffxenge pro
Zeitenheit und der Öffnungezeit dem verbrauchten Brennstoff. Mithin ist der Winkel
t also direkt ein Maß filr den grõßtxõglichen Brennstoffverbrauch pro Zeitspanne.
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Die Drehzahl des Motors hat hierauf keinen Einfluß Bei hoher Drehzahl
wird der Winkel * in kleinen Zeiträumen überstrichen, bei niedrigerer Drehzahl in
längeren Zeiträumen. Die Summe dieser Zeiträume ist in beiden Fällen innerhalb 24
Stunden oder jeder anderen Zeitspanne gleich.
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Wenn irgendwann innerhalb der durch diese Unterbrecher bestimmten
öffnungszeit der Raumthermostat oder der Vorlauf thermostat das Schaltventil abschaltet,
dann liegt der für die Raumheizung erforderliche momentane Energiebedarf unter der
voreingestellten H8chstgrenze. Andererseits ist es bei der vorgewählten Höchstgrenze
des Brennstoffverbrauchs durchaus m8glich, daß die Temperatur das notwendige Maß
nicht erreicht. Dann kann man die Grenze zu höherer Verbrauch durch entsprechende
Xnderung des Winkels s verschieben.
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Rierdurch erhält san zugleich eine Aussage über den Mehrverbrauch
und damit über die Kosten der Temperaturerhöhung. Diese Verknüpfung zvischen dem
Winkel Alpha und den Kosten pro Tag oder einer anderen beliebigen Zeiteinheit läßt
man sich zweckmäßigerweise durch einen Rechner 18 errechnen und anzeigen, der an
den Unterbrecher angeschlossen ist. Der bekannte Außenthermostat 19, der die Ab
schaltet temperatur des Vorlaufthermostaten beeinflußt, kann zu einer entsprechenden
Verstellung des Winkels * herangezogen werden, da Bit abnehiender Außentemperatur
der Brennstoffbedarf steigt.
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Bei einer änderung der Einstellwerte zu höherem Verbrauch hin wird
leicht der Punkt überschritten, bei dem der Raum- oder der Vorlaufthermostat wieder
die Abschaltung der Heizung übernimmt. Will man diesen Punkt erkennen, so muß jeweils
die Schalterstellung in allen drei Steuereinheiten 8, 9, 15 angezeigt sein, so daß
die wirksame Steuereinheit oder der Uebergang der Wirksaikeit von einer auf die
andere Steuereinheit bei einer Nachregelung erkennbar wird. Dies setzt voraus, daß
die Abschaltung durch alle drei Steuereinheiten gleichberechtigt ist, während bei
der Einschaltung
der Unterbrecher 15 Vorrang vor der Einschaltung
durch die beiden anderen Steuereinheiten erhält. Die erforderliche Schalterkonfiguratton
wird anhand der rlgur 2 in tolgenden näher erlautert.
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In Figur 2 sind die Schaltkontakte der drei Steuereinheiten 8, 9,
15 dargestellt. Dabei ist zur Erläuterung ffir die kontakte des Rau»- und des Vorlauf
thermostaten Je ein Umschalter U8, U9 newählt, während als Kontakte des Unterbrechers
15 seine Schaltarme 16, 17 dienen.
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Die Ruhekontakte A8, A9 der Umschalter U8 und U9 und der Schaltarm
16 sind parallelgeschaltet. In Serie zu jedes dieser kontakte liegt eine Anzeigelaspe
L8, L9, L16. Diese Parallelschaltung liegt in Reihe.
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mit einer Steuerwicklung 20 des Stellgliedes 12, welche das Schließen
des Schaltventils bewirkt. Bei dem Schließen ein« der kontakte wird die Steuerwicklung
20 mit der Stromquelle verbunden.
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Wenn der Schaltarm 16 das Schließen des Schaltventils bewirkt, also
als erster schließt, brennt nur die ihm zugeordnete Aneigelaupe L16.
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Die beiden anderen Anzeigelapen bleiben dann vibrend eines Zeitzyklus
dauernd dunkel, da ja weder die Raumtemperatur noch die Vorlauftemperatur die eingestellten
Abschaltwerte wegen fehlender Wärmezufuhr erreichen kann, und somit diese Abschaltkontakte
A8 und A9 offenbleiben. Schließt dagegen eine der beiden Thermostatkontakte U8 oder
U9 früher, dann leuchtet die entsprechende Anzeige L8, L9 zuerst auf. überläuft
danach auch der Schaltarm 16 seinen Kontakt, dann leuchtet zusätzlich auch die ihm
zugeordnete lampe L16 auf.
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Aus der Anzeige der Lampen läßt sich somit erkennen, ob die dann temperatur
von Raumthermostaten, vom Vorlaufthermostaten oder durch die Begrenzung der Brennstoffzufuhr
bestiuot ist
Die Arbeitskontakte der Umschalter U8 und U9 sind ebenfalls
parallelgeschaltet, der Schaltarm 17 liegt jedoch mit dieser Parallelschaltung in
Reihe. An dem Schaltarm 17 ist eine Steuerwicklung 21 in Stellglied 12 angeschlossen,
die das öffnen des Schaltventils bewirkt. Das Schaltventil wird durch die tontaktanordnung
nur dann geöffnet, wenn der Schaltarm 17 schließt und gleichzeitig einer der beiden
Arbeitskontakte E8, E9 der Umschalter U8 oder U9 geschlossen ist.
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Durch diese Anordnung der verschiedenen Kontakte der Thermostaten
du Unterbrechers ist sichergestellt, daß der Winkel e tatsächlich das entscheidende
Mai für den Brennstoffverbrauch darstellt und als einziger Meßwert in den Rechner
eingeht. Die übrigen Daten flir die Kosten des Brennstoffverbrauchs, nämlich Größe
der pro Zeiteinheit die Leitung 10 durchströmenden Brennstoffmenge und der jeweilige
Preis einer Mangeneinheit muß in bekannter Weise dem Rechner fieber bekannte Eingabeeinrichtungen,
wie z. fl. eine Zehnertastatur eingegeben werden. Die Verknüpfung des Meßwertes
mit diesen beiden Eingabewerten erfolgt in ebenfalls bekannten Schaltkreisen wie
auch für die Anzeige des Endergebnisses bekannte Einrichtungen zur Verfügung stehen.