-
Steuerung der Beheizung eines Warmwasserspeichers
-
Die Erfindung betrifft die Steuerung der Beheizung eines wärmeisolierten
Warmwasserspeichers, durch die auch wenigstens eine Teilmenge des Gesamtwasservolumens
des Warmwasserspeichers auf eine Solltemperatur gebracht werden kann, wozu wenigstens
zwei parallele Mengen-Schaltkontakte vorgesehen sind, über die ein elektrischer
Heizkörper geschaltet wird und die in Abhängigkeit von der Solltemperatur in einem
bestimmten Niveau des Warmwasserspeichers schalten.
-
Eine derartige Steuerung ist in der DE-OS 29 50 328 beschrieben. Der
Heizkörper ist in einem Rohrraum angeordnet, der oben und unten mit dem Warmwasserspeicher
in Verbindung steht. Dadurch wird das Heißwasser von oben in dem Warmwasserbereiter
geschichtet. Der Temperaturfühler erstreckt sich im wesentlichen über die gesamte
Höhe des Heißwasserbereiters und erfaßt die
unterschiedlichen Temperaturen
der Wasserschichtung entsprechend deren Teilhöhen. Er schaltet den Heizkörper ab,
wenn in einer über einen Wahlschalter eingestellten Teilhöhe der Speicherhöhe die
Solltemperatur erreicht ist. Ein Wahlschalter ist vorgesehen, um die auf die Solltemperatur
zu erhitzende, gewünschte Warmwassermenge einzustellen. Der Benutzer hat damit die
Möglichkeit, im voraus die dem erwarteten Bedarf entsprechende Warmwassermenge zu
wählen. Dadurch sind Verluste vermieden, die sich dann ergeben, wenn mehr Wasser
als an sich nötig aufgeheizt wird. Ein Zusammenhang mit Niedertarifzeiten ist in
der DE-OS 29 50 328 nicht aufgezeigt.
-
In der DE-PS 29 47 969 ist eine Steuerung von Heißwasserbereitern
beschrieben, bei der ein Mikroprozessor verwendet wird. In diesen wird neben der
Wassertemperatur auch die Wassermenge entsprechend einem vorgegebenen Bedarf eingegeben.
Dadurch sollen einerseits Ruheverluste und andererseits Wartezeiten vermieden werden.
-
Auch hier ist die Beheizung nicht von den durch die Elektrizitätsversorgungsunternehmen
festgelegten Niedertarifzeiten abhängig.
-
In der DE-OS 15 40 869 ist eine Vorrichtung zur Fernsteuerung von
elektrischen Wärmespeicheröfen beschrieben.
-
Die Aufheizung erfolgt während der nächtlichen Niedertarifzeit in
Rückwärtssteuerung.abhängig von der Außentemperatur. Ein Zeitschaltwerk mit drei
Schaltkontakten ist vorgesehen, die während einem Drittel der Niedertarifzeit bzw.
zwei Drittel der Niedertarifzeit bzw.
-
während der ganzen Niedertarifzeit geschlossen sind.
-
Zur Ausnutzung von während des Tages vorgesehenen Nachlade-Niedertarifzeiten
eignet sich diese Einrichtung nicht.
-
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Steuerung der eingangs genannten
Art so zu gestalten, daß eine Nachheizung während einer Nachlade-Niedertarifzeit
nur stattfindet, wenn eine Rest-Heißwassermenge unterschritten ist, die im Regelfalle
bis zur nächsten Niedertarifzeit ausreicht, und gegebenenfalls nur eine Teilmenge
nachgeheizt wird, die im Regelfall bis zur nächsten Niedertarifzeit ausreicht.
-
Erfindungsgemäß ist obige Aufgabe bei einer Steuerung der eingangs
genannten Art dadurch gelöst, daß die Anzahl der Mengen-Schaltkontakte gleich der
Anzahl der Niedertarifzeiten pro Zyklus ist, daß ein Zeitschaltwerk während jeder
Niedertarifzeit einen eigenen Zeitschaltkontakt schließt, daß der erste Mengen-Schaltkontakt
der größten Menge dem Zeitschaltkontakt der längsten, ersten Niedertarifzeit zugeordnet
ist, daß der zweite Mengen-Schaltkontakt der kleinsten Teilmenge dem Zeitschaltkontakt
der vor der längsten, ersten Niedertarifzeit liegenden Niedertarifzeit zugeordnet
ist und daß gegebenenfalls ein dritter Mengen-Schaltkontakt einer größeren Teilmenge
demjenigen Zeitschaltkontakt einer weiteren Niedertarifzeit zugeordnet ist, die
zwischen der ersten Niedertarifzeit und der zweiten Niedertarifzeit liegt.
-
Elektrizitätsversorgungsunternehmen stellen außer der nächtlichen,
längsten Niedertarifzeit pro Tag (Zyklus) oft zusätzlich zwei tageszeitliche, kürzere
Nachlade-Niedertarifzeiten zur Verfügung. In diesem Fall sind bei der Erfindung
drei Zeitschaltkontakte und drei Mengen-Schaltkontakte vorgesehen. Ist nur eine
Nachlade-Niedertarifzeit gegeben, dann sind bei der Erfindung entsprechend zwei
Zeitschaltkontakte und zwei Mengen-Schaltkontakte vorgesehen. Sollten mehr als zwei
Nachlade-Niedertarifzeiten gegeben sein, sind bei der Erfindung entsprechend mehr
Zeitschaltkontakte und Mengen-Schaltkontakte vorgesehen. Die Nachladung ist so gestaffelt,
daß in den zwischen dem Ende der ersten, längsten Haupt-Niedertarifzeit und dem
Neubeginn der nächsten Haupt-Niedertarifzeit liegenden Nachlade-Niedertarifzeiten
die Nachladung fortschreitend erst bei immer kleineren Rest-Heißwassermengen erfolgt.
-
Während einer Nachlade-Niedertarifzeit wird nicht das gesamte Speichervolumen
auf die Solltemperatur gebracht, sondern nur eine Teilmenge, die erfahrungsgemäß
bis in die nächste Niedertarifzeit reicht. Während einer Nachlade-Niedertarifzeit
wird ganz auf ein Nachheizen verzichtet, wenn die zur Niedertarifzeit noch vorhandene
Heißwassermenge erfahrungsgemäß bis in die nächste Niedertarifzeit reicht.
-
Durch die Erfindung ist vermieden, daß mehr Heißwasser als an sich
nötig zubereitet wird. Außerdem werden auch die Abstrahlungsverluste verringert,
da in Kauf genommen ist, daß die zur Verfügung gehaltene Heißwassermenge
im
Lauf des Tages abnimmt. Die Abstrahlungsverluste vermindern sich auch deshalb, weil
durch die Ausnutzung der Niedertarifzeiten der Warmwasserspeicher kleiner bemessen
sein kann, als in Fällen in denen kein Nachheizen stattfindet.
-
Ein einfacher Aufbau der Steuerung ist in Ausgestaltung der Erfindung
dadurch erreicht, daß die jeweiligen Mengen-Schaltkontakte mit den diesen jeweils
zugeordneten Zeitschaltkontakten elektrisch in Reihe liegen und diese Reihenschaltungen
parallelgeschaltet sind.
-
Vorzugsweise ist zur Steuerung der Mengen-Schaltkontakte ein einziger
Temperaturfühler vorgesehen, der sich im wesentlichen über die gesamte Höhe des
Warmwasserspeichers erstreckt. Es ist jedoch auch möglich, im Niveau Jeder der Wassermengen
einen eigenen Temperaturfühler vorzusehen, der auf die Solltemperatur eingestellt
ist.
-
Vorzugsweise ist zur Beheizung des Warmwasserspeichers ein einziger
Heizkörper vorgesehen.
-
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus
der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels. In der Zeichnung zeigen:
Figur 1 einen Schaltplan eines Warmwasserbereiters und Figur 2 ein Zeitdiagramm.
-
In einen Warmwasserspeicher 1 mündet unten eine Kaltwasser-Zulaufleitung
2. Oben ist an den Warmwasserspeicher 1 eine Heißwasser-Zapfleitung 3 angeschlossen.
-
In einem im Warmwasserspeicher 1 angeordneten, oben und unten offenen
Rohrstück 4 ist ein Heizkörper 5 angeordnet, Das Rohrstück 4 gewährleistet, daß
die Heißwasserschichtung von oben nach unten fortschreitet.
-
Im wesentlichen über die gesamte Höhe des Warmwasserspeichers 1 erstreckt
sich ein Temperaturfühler 6, durch den drei Mengen-Schaltkontakte 7, 8 und 9 betätigbar
sind. Der Temperaturfühler 6 ist so ausgelegt, daß er den Mengen-Schaltkontakt 7
öffnet, wenn im Niveau 10 eine Solltemperatur von etwa 800C erreicht ist. Der Mengen-Schaltkontakt
8 wird vom Temperaturfühler 6 geöffnet, wenn im Niveau 11 die Solltemperatur erreicht
ist. Der Mengen-Schaltkontakt 9 wird geöffnet, wenn auch unten im Warmwasserspeicher
1 die Solltemperatur erreicht istw also der Warmwasserspeicher 1 zu 100 s aufgeladen
ist. Das Niveau 11 liegt bei einer Teilmenge des Gesamt-Wasservolumens des Warmwasserspeichers
1 von etwa 60 %. Das Niveau 10 liegt bei einer kleineren Teilmenge von etwa 30 .
-
In Reihe zu dem Mengen-Schaltkontakt 7 liegt ein Zeitschaltkontakt
12. In Reihe zu dem Mengen-Schaltkontakt 8 ist ein Zeitschaltkontakt 13 geschaltet.
In Reihe zu dem Mengen-Schaltkontakt 9 liegt ein Zeitschaltkontakt 14.
-
Die Zeitschaltkontakte 12, 13 und 14 werden jeweils während einer
Niedertarifzeit von einem Zeitschaltwerk 15
geschlossen. Der Zeitschaltkontakt
14 ist während der längsten, ersten Niedertarifzeit NT1 geschlossen, die von 22.00
Uhr bis 6.oo Uhr dauert. Der Zeitschaltkontakt 12 ist während einer kürzeren, zweiten
Niedertarifzeit NT2 geschlossen, die beispielsweise von 18.00 Uhr bis 20.00 Uhr
dauert, also vor der Niedertarifzeit NT1 liegt. Der Zeitschaltkontakt 13 ist während
einer dritten Niedertarifzeit NT3 geschlossen, die zwischen dem Ende der ersten
Niedertarifzeit NT1 und der zweiten Niedertarifzeit NT2 liegt. Die Niedertarifzeit
NT3 liegt beispielsweise zwischen 13.00 Uhr und 15.00 Uhr.
-
Die Reihenschaltungen der Mengen-Schaltkontakte 7, 8 bzw. 9 mit den
Zeitschaltkontakten 12, 13 bzw. 14 sind elektrisch parallelgeschaltet. Sie liegen
vor dem Heizkörper 5.
-
In Figur 2 ist die prozentuale Füllung des Warmwasserspeichers 1 mit
Wasser der Solltemperatur von etwa 800C in Abhängigkeit von der Uhrzeit in verschiedenen
Lade-bzw. Entladekurven dargestellt.
-
Am Ende der ersten Niedertarifzeit NT1, um 6.00 Uhr, ist der Warmwasserspeicher
1 zu 100 % aufgeladen. Liegt in der nächsten Niedertarifzeit NT3 noch wenigstens
eine Teilmenge von 60 s Heißwasser mit 80°C vor, dann ist der Mengen-Schaltkontakt
8 offen, so daß trotz des geschlossenen Zeitschaltkontakts 13 in der Niedertarifzeit
NT3 keine Nachheizung stattfindet. Erfolgt beispielsweise
zwischen
6.00 Uhr und 15.00 Uhr eine Entladung längs der Linie a, dann findet in der Niedertarifzeit
NT3 kein Nachheizen statt. Dies gilt auch für alle anderen Entladelinien, die im
Feld A verlaufen. Zwischen 6.00 Uhr und 15.00 Uhr können also 40 ß des Heißwassers
entnommen werden, ohne daß in der Niedertarifzeit NT3 eine Nachladung nötig ist.
Dabei ist berücksichtigt, daß 60 ß Heißwasser im Regelfall bis in die Niedertarifzeit
NT1 reichen.
-
Erfolgt zwischen 6.00 Uhr und 15.00 Uhr eine Entladung des Warmwasserspeichers
1 unter 60 96, beispielsweise längs der Linie b, dann schließt der Mengen-Schaltkontakt
8, sobald eine Rest-Heißwassermenge von 60 96 unterschritten ist. Wenn dann zur
Niedertarifzeit NT3 der Zeitschaltkontakt 13 schließt, erfolgt eine Nachladung,
im Beispielsfalle längs der Linie c bis der Mengen-Schaltkontakt 8 wieder öffnet,
was bei Erreichen einer Ladung von 60 X der Fall ist.
-
Die Steilheit der Aufladekennlinie c ist im wesentlichen gleich der
Steilheit der Kennlinie d. Diese ist so bemessen, daß der Heizkörper 5 den Warmwasserspeicher
1, wenn er um 22.00 Uhr vollständig entladen ist, bis 6.o0 Uhr zu 100 96 auflädt.
Dieser Steilheit ist auch die Steilheit aller anderen Aufladekennlinien gleich.
-
Die Kennlinie e zeigt, daß am Ende der Niedertarifzeit NT3 noch die
60 *Ladung erreicht werden kann, wenn der Warmwasserspeicher 1 zu Beginn der Niedertarifzeit
NT3 auf ca. 35 96 entladen ist. Dies bedeutet, daß bei
Ausnutzung
der Niedertarifzeit NT3 zwischen 6.0o Uhr und 13.00 Uhr 65 96 des Heißwassers entnommen
werden können und dann um 15.00 Uhr wieder 60 96 Heißwasser zur Verfügung stehen.
Dies ist durch das Feld B angedeutet.
-
Erfolgt nach 15.00 Uhr eine Entladung beispielsweise längs der Kennlinie
f, dann wird in der Niedertarifzeit NT2 der Mengen-Schaltkontakt 7 nicht geöffnet.
-
Es erfolgt also keine Nachladung. Um 20.00 Uhr stehen noch 30 96 Heißwasser
zur Verfügung, was bis in die Niedertarifzeit NT3 erfahrungsgemäß ausreicht. Bei
Kennlinien, die im Feld C verlaufen, ist keine Nachladung erforderlich. Zwischen
15.00 Uhr und 20.00 Uhr können 30 96 Heißwasser ohne Nachladung in der Niedertarifzeit
NT2 verbraucht werden. Erfolgt eine stärkere Entladung, beispielsweise längs der
Kennlinie g, dann wird der Schaltkontakt 8 beim Unterschreiten einer 30 $Ladung
geschlossen, so daß in der Niedertarifzeit NT2 eine Aufladung längs der Kennlinie
h stattfindet. Ist die 30 *~Ladung erreicht, dann öffnet der Mengen-Schaltkontakt
8 wieder.
-
Die Kennlinie i, die die gleiche Steilheit wie die Kennlinie d aufweist,
zeigt, daß zu Beginn der Niedertarifzeit NT2 eine Entladung auf 5 96 vorliegen kann,
wenn am Ende der Niedertarifzeit NT2 noch eine Ladung von 30 s erreicht sein soll.
Bei Nachladung können also zwischen 15.00 Uhr und 18.00 Uhr 55 96 Heißwasser verbraucht
werden. Bei allen Kennlinien im Feld D ist also um 20.00 Uhr eine Restladung vo
30 96 sichergestellt.
-
Die Restladung von 30 ß um 20.00 Uhr reicht zur Deckung des weiteren
Heißwasserbedarfs erfahrungsgemäß bis in der Niedertarifzeit NT1 wieder aufgeheizt
wird, Erfolgt beispielsweise zwischen 20.00 Uhr und 22.00 Uhr eine Entladung längs
der Kennlinie k, dann erfolgt in der Niedertarifzeit NT1 die Aufladung längs der
Kennlinie l.
-
Wird die Kennlinie d steiler ausgelegt als in Figur 2 dargestellt,
dann werden auch die Kennlinien e und i entsprechend steiler.
-
- Leerseite -