DE1565336B2 - Verfahren und Vorrichtung zum Aufheizen des Speicherkernes eines Wärmespeicherofens - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zum Aufheizen des Speicherkernes eines WärmespeicherofensInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren bzw. eine Vorrichtung zum Aufheizen des Speicherkernes eines
Wärmespeicherofens durch in diesem vorgesehene elektrische Heizkörper, deren Stromkreis über ein
thermisch gesteuertes Schaltglied, z. B. einen Thermostaten, geschaltet wird.
Es ist bekannt, derartige Wärmespeicheröfen dadurch aufzuheizen, daß die Heizkörper ununterbrochen
eingeschaltet sind, bis der Speicherkern seine zulässige bzw. vorbestimmte Maximaltemperatur
hat. Sobald diese Temperatur erreicht ist, werden die Heizkörper über einen auf diese Temperatur
ansprechenden Thermostaten abgeschaltet und erst wieder eingeschaltet, wenn eine bestimmte Minimaltemperatur
unterschritten wird. In der Regel wird die Temperatur, bei der der Speicherkern ab- bzw.
eingeschaltet wird, außen am Speicherkern bzw. in der Wärmeisolierung oder an einer isolierten Zwischenwand
gemessen.
Da der Speicherkern des Wärmespeicherofens eine schlechte Wärmeleitfähigkeit hat, ist die Temperatur
des Speicherkernes beim Aufheizen mit abnehmender Entfernung zu den Heizkörpern größer.
Die heißeste Zone des Speicherkernes befindet sich in unmittelbarer Nähe der Heizkörper, wobei die
Stellen mit geringster Temperatur des Speicherkernes oft über 100 bis 200° C kühler als die Zonen des
.Speicherkernes sind, die in Nähe der Heizkörper liegen. Durch die vergleichsweise hohe Temperatur
des Speicherkernes im Bereich der Heizkörper sind diese einer besonders großen Belastung ausgesetzt,
wodurch ihre Lebensdauer stark heruntergesetzt wird.
Weiterhin ist durch die stark unterschiedliche Wärmeverteilung des Speicherkernes ein genaues
Abschalten des Speicherkernes bei Erreichen einer bestimmten Wärmekapazität nicht gewährleistet.
Wenn der Temperaturregler nach Beendigung der Aufladung die Heizung abschaltet, erfolgt ein Ausgleich
der Temperaturunterschiede innerhalb des Speicherkernes. Die Temperatur in der Wärmeisolierung
in dem Speicherkern steigt ebenfalls an und hat lange Zeit nach der Abschaltung der Heizung
noch ein Temperaturmittel, das den Regler an einer Wiedereinschaltung hindert. Dies ist nachteilig,
wenn die Möglichkeit einer zusätzlichen Nachheizung des Speicherkernes am Tag besteht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs beschriebenen Art zu entwickeln,
durch das ein sicherer Betrieb eines Wärmespeicherofens gewährleistet ist. Insbesondere sollen
die Heizkörper des Wärmespeicherofens eine große Lebensdauer haben. Weiterhin soll sich der Wärmespeicherofen
in einfacher Weise genau regeln lassen.
Bei einem Verfahren zum Aufheizen des Speicherkernes eines Wärmespeicherofens durch in diesem
vorgesehene elektrische Heizkörper, deren Stromkreis über einen Thermostaten geschaltet wird, ist
erfindungsgemäß vorgesehen, daß der Speicherkern stufenweise in Intervallen auf die vorbestimmte Endtemperatur
aufgeheizt wird, wobei nach jedem Heizintervall ein wenigstens teilweiser Wärmeausgleich
innerhalb des Speicherkernes abgewartet wird. Dadurch ist gewährleistet, daß der Speicherkern über
seinen gesamten Querschnitt eine stets etwa gleiche Temperatur hat. Da infolge des Zwischenintervalles
zwischen den Heizintervallen Wärme von dem Bereich des Speicherkernes, in dem die Heizkörper
angeordnet sind, in weiter entfernte Bereiche geleitet wird, sind die Heizkörper einer vergleichsweise geringen
Belastung ausgesetzt, so daß ihre Lebensdauer wesentlich erhöht ist.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung wird das Heizintervall beendet, wenn zwischen der
heißesten und der kältesten Stelle des Speicherkernes eine vorbestimmte maximale Temperaturdifferenz
herrscht. Das kann beispielsweise dadurch erreicht
ίο werden, daß an zwei Stellen des Speicherkernes eine
Differenzmessung vorgenommen wird, wobei der Differenzbetrag der beiden Messungen die Beendigung
des Heizintervalles bestimmt. Ebenso kann das Heizintervall begonnen werden, wenn zwischen der
heißesten und der kältesten Stelle des Speicherkernes eine vorbestimmte minimale Temperaturdifferenz
herrscht.
Vorteilhaft ist ebenfalls, wenn das Heizintervall dann beendet wird, wenn der Heizkörper bzw. die
diesen umgebende Zone des Speicherkernes eine vorbestimmte Temperatur überschreitet. Dadurch ist
gewährleistet, daß die Heizkörper nie eine höhere als die zulässige bzw. vorbestimmte Temperatur erreichen.
In ähnlicher Weise kann das Heizintervall auch zweckmäßig begonnen werden, wenn der Heizkörper
bzw. die diesen umgebende Zone des Speicherkernes eine vorbestimmte Temperatur unterschreitet.
Eine weitere vorteilhafte Möglichkeit zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht
darin, die Heizintervalle in Abhängigkeit von der Zeit durchzuführen. Da rechnerisch oder experimentell
festgelegt werden kann, in welcher Zeit der Speicherkern um welche Temperatur aufgeheizt wird
und zu welcher Zeit ein vorbestimmter Wärmeausgleich stattfindet, ist bei Wahl dieser Verfahrensweise
lediglich eine Schaltuhr bzw. ein entsprechendes Relais für das Schalten der Heizkörper erforderlich.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Speicherkern durch die Heizintervalle um unterschiedliche
Temperaturbeträge aufgeheizt wird. Zweckmäßig wird dabei der Speicherkern mit zunehmender Temperatur
um kleinere Temperaturbeträge während der Heizintervalle aufgeheizt, wodurch eine Schonung
der Heizkörper insbesondere dann gewährleistet ist, wenn diese in den maximalen vorbestimmten Temperaturbereich
gelangen.
Eine Vorrichtung zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens mit einem bei Erreichen der vorbestimmten
Speicherkerntemperatur den Stromkreis der Heizkörper öffnenden und bei Unterschreiten
einer vorbestimmten Speichertemperatur den Stromkreis schließenden thermisch gesteuerten Hauptschaltglied
kennzeichnet sich erfindungsgemäß dadurch, daß in dem Stromkreis dieses Hauptschaltgliedes
ein bei durch das thermisch gesteuerte Hauptschaltglied geschlossenem Stromkreis in vorbestimmten
Intervallen den Stromkreis öffnendes und schließendes weiteres Schaltglied für die stufenweise
Aufheizung des Speicherkernes angeordnet ist. Während das zweite Schaltglied das Ein- und Ausschalten
der Heizkörper in Intervallen bewirkt, schaltet das Hauptschaltglied beim Erreichen der
Endtemperatur die Heizkörper so lange ab, bis eine vorbestimmte Temperatur wieder unterschritten wird.
Nach einem weiteren Merkmal ist das Intervallschaltglied ein thermisch gesteuertes Schaltglied,
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durch das eine sichere Funktion der Vorrichtung Bei geöffnetem Stromkreis 7 erfolgt auch keine
gewährleistet ist. Stromzufuhr zu dem Steuer-Heizelement, so daß die
Zweckmäßig ist dabei in Nähe des der Speicher- Temperatur im Bereich des Temperaturfühlers 8 α
kerntemperatur aufgesetzten Temperaturfühlers des des Intervall-Schaltgliedes 8 sinkt und dieses Interthermisch
gesteuerten Intervallschaltgliedes ein in 5 vall-Schaltglied 8 wieder geschlossen wird, wonach
dem Stromkreis der Heizkörper angeordnetes zu- es unter dem erneuten Temperaturanstieg wieder gesätzliches
Heizelement vorgesehen, durch welches öffnet wird usw.
die Schaltzeiten des Intervallschaltgliedes gesteuert Hat die Außenwand des Gehäuses 1 des Wärmewerden.
Speicherofens eine vorbestimmte Temperatur er-
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform des io reicht, so wird das Hauptschaltglied 5 über den mit
Erfindungsgegenstandes ergibt sich, wenn der Tem- ihm in Wirkverhindung stehenden Wärmefühler 10
peraturfühler des Intervallschaltgliedes und der Tem- geöffnet, so daß die Aufheizung der Speicherkerne 3
peraturfühler des Hauptschaltgliedes in größerem in Intervallen unterbrochen ist. Diese Intervall-Auf-
Abstand voneinander angeordnet sind, derart, daß heizung erfolgt erst dann wieder, wenn die Außen-
der Temperaturfühler des Hauptschaltgliedes außer- 15 wand des Gehäuses 1 die vorbestimmte Temperatur
halb des Erwärmungsbereiches des zusätzlichen wieder unterschritten hat.
Heizelementes liegt und unabhängig von diesem An dem Hauptschaltglied 5 kann eingestellt wer-
Schaltglied lediglich auf Grund der Temperatur des den, bei welcher Temperatur das Hauptschaltglied S
Speicherkernes den Stromkreis schließt bzw. öffnet. den Stromkreis 7 öffnet und bei welcher Temperatur
Es ist aber auch denkbar, die Temperaturfühler 20 es den Stromkreis 7 schließt.
beider Schaltglieder in Nähe des zusätzlichen Heiz- Die Ausführungsform des Wärmespeicherofens
elementes anzuordnen. gemäß F i g. 2 unterscheidet sich von der Ausfüh-)
In weiterer Ausbildung der Erfindung ist als zu- rungsform gemäß Fig. 1 dadurch, daß der Wärmesätzliches
Heizelement ein Teilstück der elektrischen fühler 10 a des Hauptschaltgliedes 5 im Temperatur-Leitung
für die Heizkörper vorgesehen, so daß eine 35 Anschlußbereich des zusätzlichen Steuer-Heizelebesonders
rationelle Herstellung der Vorrichtung ments 9 innerhalb der Isolation 2 angeordnet ist.
bzw. des Wärmespeicherofens gewährleistet ist. Sobald durch das Steuer-Heizelement auf den
Statt des thermisch gesteuerten Intervallschalt- Temperaturfühler 10 α eine höhere als vorbestimmte
gliedes kann auch ein Schaltzeitwerk vorgesehen sein, Temperatur einwirkt, öffnet das Hauptschaltglied 5
das dann unabhängig von der Temperatur in be- 30 den Stromkreis 7, während bei Unterschreiten einer
stimmten, gleichen oder unterschiedlichen Zeitinter- vorbestimmten Temperatur das Hauptschaltglied S
vallen den Stromkreis der Heizkörper schließt bzw. geschlossen wird,
öffnet. Bei der in F i g. 3 dargestellten Ausführungsform ist
Ein in den Zeichnungen dargestelltes Ausfüh- statt des thermisch gesteuerten Intervall-Schaltgliedes
rungsbeispiel nach den Ansprüchen wird im folgen- 35 in den Stromkreis la der Heizkörper 4 ein Zeit-
den näher erläutert. Es zeigt schaltwerk, wie eine Schaltuhr 8 b angeordnet, durch
Fi g. 1 einen Wärmespeicherofen in schematischer die der Stromkreis la bei geschlossenem Haupt-Darstellung,
schaltglied 5 in zeitlich bestimmten Abständen ge-
Fig. 2 und 3 weitere Ausführungsformen des öffnet und geschlossen wird.
Wärmespeicherofens in Darstellungen gemäß F i g. 1, 40 Das bei der Ausführungsform gemäß F i g. 3 vor-
Fig. 4 ein Zeit-Temperaturdiagramm der Auf- gesehene zusätzliche Steuer-Heizelement 9a dient nur
heizung des Speicherkernes. zur Beeinflussung des Wärmefühlers 10 α des Haupt-
Wie die Fig. 1 bis 3 zeigen, weist ein Wärme- Schaltgliedes5.
) speicherofen ein Gehäuse 1 auf, in dem ein von eimer In dem Diagramm gemäß F i g. 4 ist auf der
Isolierung 2 umgebener Speicherkern 3 mit elektri- 45 Ordinate 11 die Temperatur und auf der Abszisse 12
sehen Heizkörpern 4 angeordnet ist. Die Heizkörper 4 die Zeit aufgetragen. Gemäß dem Verfahren und mit
sind unter Zwischenschaltung eines thermisch ge- Hilfe der beschriebenen Vorrichtung wird der Speisteuerten
Hauptschaltergliedes S an eine Strom- cherkern 3 während einer bestimmten Zeitspanne 13
quelle 6 angeschlossen. von Zimmertemperatur auf eine vorbestimmte Tem-
Bei den in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausfüh- so peratur 14 linear und stetig aufgeheizt. Bei Erreichen
rungsformen ist in dem Stromkreis 7 der parallel- dieser Temperatur IS öffnet das Intervall-Schaltgeschalteten
Heizkörper 4 ein thermisch gesteuertes glied 8 bzw. Sb den Stromkreis 7 der Heizkörper 4
Intervallschaltglied 8 angeordnet, in dessen Nähe ein in bestimmten Abständen, so daß die weitere Aufzusätzliches Steuer-Heizelement 9 vorgesehen ist, das heizung des Speicherkernes 3 auf die vorgesehene
ebenfalls parallel mit den Heizkörpern 4 des Spei- 55 Höchsttemperatur 15 in Intervallen 16 erfolgt. Ist
cherkernes 3 geschaltet ist. diese Höchsttemperatur 15 erreicht, so öffnet das
Wie F i g. 1 zeigt, ist der Wärmefühler 10 des thermisch beeinflußte Hauptschaltglied 5 den Strom-Hauptschaltgliedes
5 in Nähe der Außenwand des kreis 7 der Heizkörper 4, bis eine vorbestimmte Gehäuses 1 des Wärmespeicherofens angeordnet. Temperatur wieder unterschritten wird und ein
Unterschreitet die Außenwand des Gehäuses 1 eine 60 erneutes Aufheizen des Speicherkemes 3 in Intervorbestimmte
Temperatur, so schließt das thermisch vallen erfolgt.
gesteuerte Hauptschaltglied 5 den Stromkreis 7, so Die in F i g. 4 strichliert dargestellte Linie 18 zeigt
daß die Heizkörper 4 des Speicherkemes 3 und das die bisherige Verfahrensweise zum Aufheizen des
zusätzliche Steuer-Heizelement 9 Wärme abgeben. Speicherkemes 3, bei welcher die Aufheizung linear
Die von dem Steuer-Heizelement 9 abgegebene 65 und stetig bis zu einem Höchstwert erfolgt, wonach
Wärme beeinflußt den Temperaturfühler 8 α des In- die Stromzufuhr zu den Heizkörpern 4 abgeschaltet
tervall-Schaltgliedes, so daß dieses den Stromkreis 7 wird und der Speicherkern 3 wieder abkühlt. Um ein
gemäß der strichliert dargestellten Stellung öffnet. einigermaßen wirksames Beheizen eines Raumes zu
gewährleisten, ist bei dieser bekannten Verfahrensweise erforderlich, den Speicherkern auf eine wesentlich
höhere Temperatur als bei dem beschriebenen Verfahren aufzuheizen.
Claims (17)
1. Verfahren zum Aufheizen des Speicherkernes eines Wärmespeicherofens in Intervallen
mit Hilfe von im Speicherkern vorgesehenen elektrischen Heizkörpern, deren Stromkreis über
ein thermisch gesteuertes Schaltglied, beispielsweise einen Thermostaten, geschaltet wird, wobei
der Speicherkern in einem ersten, dem ersten Heizintervall entsprechenden Heizabschnitt ununterbrochen
und im zweiten Heizabschnitt in mehreren Intervallen unterbrochen aufgeheizt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der
Speicherkern (3) im ersten, ununterbrochenen Heizabschnitt (13) um einen höheren Temperaturbetrag
(14) als in dem darauffolgenden Heizabschnitt aufgeheizt wird, wobei die auf das erste
Heizintervall (13) folgenden Intervalle (16) kleiner als das erste sind.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Heizintervall beendet wird,
wenn zwischen der heißesten und der kältesten Stelle des Speicherkernes (3) eine vorbestimmte
maximale Temperaturdifferenz herrscht.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Heizintervall begonnen
wird, wenn zwischen' der heißesten und der kältesten Stelle des Speicherkernes (3) eine vorbestimmte
minimale Temperaturdifferenz herrscht.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das
Heizintervall beendet wird, wenn der Heizkörper (4) bzw. die diesen umgebende Zone des
Speicherkernes (3) eine vorbestimmte Temperatur überschreitet.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das
Heizintervall begonnen wird, wenn der Heizkörper (4) bzw. die diesen umgebende Zone des
Speicherkernes (3) eine vorbestimmte Temperatur unterschreitet.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die
Heizintervalle in Abhängigkeit von der Zeit durchgeführt werden.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der
Speicherkern (3) durch die Heizintervalle um unterschiedliche Temperaturbeträge aufgeheizt
wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicherkern (3) mit zunehmender
Temperatur um kleinere Temperaturbeträge während der Heizintervalle aufgeheizt wird.
9. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder einem der folgenden
Ansprüche, mit einem bei Erreichen der vorbestimmten Speicherkerntemperatur den Stromkreis der Heizkörper öffnenden und bei
Unterschreiten einer vorbestimmten Speicherkerntemperatur den Stromkreis schließenden
thermisch gesteuerten Hauptschaltglied, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Stromkreis (7) dieses
Hauptschaltgliedes (5) ein bei durch das thermisch gesteuerte Hauptschaltglied (5) geschlossenem
Stromkreis (7) in vorbestimmten Intervallen den Stromkreis (7) öffnendes und schließendes
weiteres Schaltglied (8 bzw. 8 b) für die stufenweise Aufheizung des Speicherkernes (3) angeordnet
ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Intervallschaltglied ein
thermisch gesteuertes Schaltglied (8) ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß in Nähe des der
Speicherkerntemperatur ausgesetzten Temperaturfühlers (8a) des thermisch gesteuerten Intervallschaltgliedes
(8) ein in dem Stromkreis (7) der Heizkörper (4) angeordnetes zusätzliches Steuer-Heizelement
(9) angeordnet ist.
12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der
Temperaturfühler (8 a) des Intervall-Schaltgliedes (8) und der Temperaturfühler (10) des Hauptschaltgliedes
(5) in größerem Abstand voneinander angeordnet sind, derart, daß der Temperaturfühler
(10) des Hauptschaltgliedes (5) außerhalb des Erwärmungsbereiches des Steuer-Heizelementes
(9) liegt.
13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die
Temperaturfühler (8 a, 10 a) beider Schaltglieder (8, S) in Nähe des Steuer-Heizelements (9)
angeordnet sind.
14. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als
zusätzliches Heizelement ein Teilstück der elektrischen Leitung für die Heizkörper (4) vorgesehen
ist.
15. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Intervall-Schaltglied
durch ein Schaltzeitwerk (8 b) gebildet ist.
16. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das
Hauptschaltglied (5) einstellbar ist.
17. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei
einem mit mehreren Heizkörpern versehenen Wärmespeicherofen mehrere, vorzugsweise in
zeitlich verschobener Reihenfolge arbeitende Intervall-Schaltglieder vorgesehen sind.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
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