DE19535891C2 - Electric heating center - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Heizzentrale nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. The invention relates to an electrical heating system according to the Preamble of claim 1.  

Aus der DE 39 16 403 ist eine gattungsgemäße Heizungsvorrichtung mit einem Durchlauferhitzer, in welchem eine Heizungsanlage Heizungswasser erwärmt und eine stufenweise Zu- oder Abschaltung von Heizleistungsintervallen vorgesehen ist, bekannt geworden. Diese Druckschrift gibt jedoch keinen Hinweis, wie ein Einschalten mit voller Leistung und dementsprechend hohen Einschaltströmen zu verhindern ist.From DE 39 16 403 is a generic heating device with a water heater, in which a heating system Heating water heated and a gradual addition or Switching off heating output intervals is provided, known. However, this document does not exist Notice how to turn on at full power and accordingly high inrush currents must be prevented.

Die DE 40 08 931 beschreibt die Steuerung eines elektrischen Saunaofens. Mit mehreren Heizelementen wird die Leistungsaufnahme dadurch reduziert, daß stets eines oder einige der Heizelemente ausgeschaltet oder auf Teilleistung geschaltet sind. Sie zeigt daher keinen Weg zur Nutzung der vollen Leistung aller Heizelemente unter Vermeidung zu großer Einschaltströme. Zudem betrifft diese Druckschrift keine Heizzentrale für eine Heizungsanlage.DE 40 08 931 describes the control of an electrical Sauna heater. With several heating elements Power consumption reduced by always one or some of the heating elements turned off or at partial power are switched. It therefore shows no way of using the full performance of all heating elements while avoiding too large Inrush currents. In addition, this document does not concern Central heating system for a heating system.

Die Druckschrift US 4 915 162 beschreibt einen Verkaufsautomaten mit einem Wasserboiler und einem Kühlaggregat, bei dem die Leistungsaufnahme dieser beiden Aggregate elektronisch so gesteuert wird, daß der Heizstrom im Wasserboiler eine obere Schranke nicht übersteigt. Auch diese Druckschrift beschreibt keine Heizzentrale für eine Heizungsanlage.The document US 4 915 162 describes one Vending machines with a water boiler and one Cooling unit, in which the power consumption of these two Units are electronically controlled so that the heating current in the  Water boiler does not exceed an upper barrier. This too The publication does not describe a central heating system Heating system.

Die Druckschrift DE-GM 66 00 031 beschreibt einen Schalter für elektrische Durchlauferhitzer, der zur Vermeidung von hohen Einschaltströmen während des Einschaltens des Durchlauferhitzers andere Verbraucher vom Netz trennt.DE-GM 66 00 031 describes a switch for electric water heater to avoid high Inrush currents while switching on the Instantaneous water heater separates other consumers from the network.

Mit der DE 43 04 406 A1 wiederum ist ein Betriebsartenschalter für elektrische Geräte bekannt geworden, der es erlaubt, die Lastverdrahtung im Bereich der energieverbrauchenden Komponenten zu konzentrieren, um den Verdrahtungsaufwand und die Wärmeerzeugung im Bereich der Bedienelemente zu reduzieren. Zur Trennung der Lastverdrahtung von der Verdrahtung der Bedienelemente wird ein über die Bedienelemente ein steuerbares mechanisches Schaltwerk verwendet.DE 43 04 406 A1 in turn is a mode switch for electrical devices become known, which allows the Load wiring in the area of energy consuming Concentrate the wiring effort and components to reduce heat generation in the area of the controls. To separate the load wiring from the wiring of the Operating elements become controllable via the operating elements mechanical rear derailleur used.

Auch die beiden letztgenannten Druckschriften geben keinen Hinweis, wie bei einer elektrischen Heizzentrale zu große Einschaltströme zuverlässig zu vermeiden sind.Neither of the last two publications mentioned Notice how too large for an electrical heating system Inrush currents are to be avoided reliably.

Die Erfindung hat daher die Aufgabe, eine zuverlässige und kostengünstige elektrische Heizzentrale vorzuschlagen, bei der kein Einschalten unter Vollast möglich ist.The invention therefore has the task of being reliable and To propose inexpensive electric heating center at which switching on under full load is not possible.

Diese Aufgabe wird ausgehend von einer Heizzentrale der einleitenden Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.This task is carried out from a heating center introductory kind by the characteristic features of the Claim 1 solved.

Dementsprechend ist erfindungsgemäß die Steuereinheit mit einem mechanischen Schaltwerk zum zeitlich versetzten Schalten der Heiz­ elemente versehen, so daß das Einschalten mit der vollen Leistungsaufnahme der Heizvorrichtung blockiert ist. Durch eine derartige Regelung ist es möglich, das Heizelement oder die Heizelemente vollständig abzuschalten, sofern kein Heizbedarf vorliegt. Bereits bei laufender Umwälzung unter Einsatz eines Bypasses, wie oben angeführt, wird der Energieverlust reduziert, da auch bei umlaufendem Heizkreislauf das oder die Heizelemente ausgeschaltet werden, wenn kein Heizbedarf vorliegt. Das umgewälzte Heizwasser kann dabei beliebig abkühlen. Beim Einschalten der Heizung wird das oder die Heizelemente stets so zugeschaltet, daß die Leistung langsam hochgefahren wird, so daß keine Überströme auftreten können. Es ist daher sogar möglich, die Umwälzung des Heizmediums abzuschalten.Accordingly, the invention the control unit with a mechanical switching mechanism for switching the heating at different times elements provided so that switching on with the full power consumption of the Heater is blocked.  Such a regulation makes it possible to use the heating element or switch off the heating elements completely, if none There is a heating requirement. Already with ongoing circulation under Use of a bypass, as mentioned above, is the Energy loss is reduced because the heating circuit is also circulating the heating element or elements are switched off if none There is a heating requirement. The circulated heating water can cool down as desired. When the heater is switched on, the or the heating elements always switched on so that the performance is slowly started up so that no overcurrents occur can. It is therefore even possible to revolutionize the Switch off the heating medium.

Ein solches mechanisches Schaltwerk, das insbesondere mittels eines sogenannten Laufwerkes realisierbar ist, ist preiswert in der Herstellung und äußerst zuverlässig. Ein Laufwerk, das über ein mechanisches Getriebe verschiedene mechanische Schalter betätigt, legt die Reihenfolge der nacheinander zu schaltenden Schalter zwangsweise fest. Eine abweichende Programmfolge ist nicht möglich. Hierdurch wird eine stets sichere Funktion garantiert.Such a mechanical rear derailleur, this in particular by means of a so-called drive is realizable, is inexpensive to manufacture and extremely reliable. A drive that has a mechanical Gearbox actuated various mechanical switches, the Sequence of switches to be switched in sequence forcibly firm. A different program sequence is not possible. This will always ensure a safe function guaranteed.

Dieses mechanische Laufwerk wird bevorzugt mittels eines elektrischen Antriebsmotors über eine elektronische Regelungseinheit angesteuert. Diese elektronische Regelungseinheit ist in der Lage, durch einen Soll/Ist-Wert- Vergleich die jeweils notwendige Schaltstufe, d. h. die jeweils notwendige Anzahl der verschiedenen Heizelemente zu bestimmen und über das mechanische Laufwerk zuzuschalten.This mechanical drive is preferred by means of a electric drive motor via an electronic Control unit controlled. This electronic Control unit is able to use a target / actual value Compare the required switching level, d. H. the necessary number of different heating elements determine and switch on via the mechanical drive.

Vorzugsweise wird daher auch die Umwälzpumpe abschaltbar vorgesehen. In diesem Fall kann die genannte Bypassleitung vollständig entfallen. Dies bedeutet, daß bei Stillstand der Heizung keinerlei Stromverbraucher eingeschaltet sind. Die Energieeinsparung gegenüber einer ständig laufenden Umwälzpumpe ist offensichtlich, da der Betriebsstrom der Pumpe nicht mehr anfällt.The circulation pump can therefore preferably also be switched off intended. In this case, the bypass line mentioned completely eliminated. This means that when the Heating no electricity consumers are switched on. The  Energy saving compared to a constantly running Circulation pump is obvious because the operating current of the Pump no longer arises.

In einer vorteilhaften Ausführungsform werden die Mittel zur Leistungsregelung so ausgeführt, daß die Leistungsaufnahme des Heizelements oder der Heizelemente stufenweise regelbar ist. Eine stufenweise Regelung ist mit weniger Aufwand einzurichten, als eine kontinuierliche. Die einzelnen Leistungsstufen können beispielsweise angefahren werden, wenn bestimmte Schwellwerte der Wassertemperatur, beispielsweise innerhalb des Heizelements oder der Heizelemente unterschritten werden.In an advantageous embodiment, the means for Power control carried out so that the power consumption the heating element or the heating elements can be regulated in stages is. A gradual regulation is with less effort set up as a continuous. The single ones Power levels can be approached, for example, if certain threshold values of the water temperature, for example inside the heating element or elements be undercut.

Vorzugsweise wird auch die Pumpe regelbar ausgestaltet. Auf diese Weise ist nicht nur die Heizleistung und damit die Temperatur, sondern auch die maximal abführbare Wärmemenge variierbar. The pump is preferably also designed to be controllable. On this way is not just the heating power and therefore the Temperature, but also the maximum amount of heat that can be dissipated variable.  

Vorteilhafterweise wird eine Schaltvorrichtung vorgesehen, die einen Teil der Leistung extern ansteuerbar zurückschaltet. Dies ist beispielsweise mittels eines Schützes möglich, der vom jeweiligen Energieversorgungsunternehmen gesteuert ein oder mehrere Heizelemente abschalten kann. Auf diese Weise kann das Energieversorgungsunternehmen Einfluß nehmen auf die Stromabnahme und somit in Zeiten hohen Strombedarfs die Heizleistung reduzieren. In Zeitintervallen, in denen die Energieversorgung weniger belastet ist, kann anschließend ebenfalls wieder von Seiten des Energieversorgungs­ unternehmens die volle Leistung wieder zugeschaltet werden. A switching device is advantageously provided, part of the power can be controlled externally switches back. This is for example by means of a Contactor possible by the respective Energy supply companies controlled one or more Can turn off heating elements. That way it can Energy supply companies influence the Electricity consumption and thus in times of high electricity demand Reduce heating output. At time intervals in which the Energy supply is less stressed afterwards again on the part of the energy supply full performance can be switched on again.  

Vorzugsweise wird auch ein zentraler Sicherungsschalter vorgesehen, der beispielsweise in Form eines Hauptschützes die gesamte Anlage bei Überhitzung, Wassermangel oder ähnlichen Defekten ausschaltet.A central safety switch is also preferred provided, for example in the form of a main contactor the entire system in the event of overheating, lack of water or switches off similar defects.

In einem besonderen Ausführungsbeispiel wird in der erfindungsgemäßen Heizanlage ein Lüftungsventil zur Entlüftung, ein Wassermangelschalter und/oder ein Sicherheitsüberdruckventil vorgesehen. In einer bevorzugten Ausführungsform kann das Lüftungsventil, der Wassermangelschalter und/oder das Sicherheitsüberdruckventil in einer Baueinheit kombiniert werden.In a particular embodiment, the Heating system according to the invention a ventilation valve Vent, a low water switch and / or a Safety pressure relief valve provided. In a preferred one Embodiment can the ventilation valve, the Low water switch and / or the safety pressure relief valve can be combined in one unit.

Das Lüftungsventil erlaubt es, den Wasserkreislauf vollständig und ohne eingeschlossene Luftblasen zu füllen, während das Sicherheitsüberdruckventil dafür sorgt, daß der Druck im Kreislaufsystem, beispielsweise durch Überhitzung, keine Überbelastung ergeben kann.The ventilation valve allows the water cycle fill completely and without trapped air bubbles, while the safety relief valve ensures that the Pressure in the circulatory system, for example due to overheating, can result in no overload.

Vorteilhafterweise wird zusätzlich als Überhitzungsschutz ein Temperaturfühler vorgesehen. Ein solcher Temperaturfühler, der beispielsweise in Form eines Thermostats vorliegen kann, kann an beliebiger Stelle im Kreislaufsystem angebracht werden. Vorzugsweise wird er in der Nähe des Wassermangelschalters oder am Ausgang des Kreislaufs aus dem oder den Heizelementen vorgesehen.Advantageously, an additional overheating protection Temperature sensor provided. Such a temperature sensor, which can be in the form of a thermostat, for example, can be placed anywhere in the circulatory system will. It is preferably near the Low water switch or at the exit of the circuit from the or provided the heating elements.

Zur Regelung der Heizleistung wird bevorzugt eine Kontrolle der Wassertemperatur in den Heizelementen durchgeführt. Hierzu werden bevorzugt Thermostate in den einzelnen Heizelementen angebracht. Auf diese Weise wird ständig die Wassertemperatur während des Durchlaufs der Heizvorrichtung kontrolliert.A control is preferred to regulate the heating output the water temperature in the heating elements. Thermostats are preferred in the individual Heating elements attached. In this way, the Water temperature during the heater run controlled.

Die verschiedenen Thermostate werden in vorteilhafter Weise auf verschiedene Schalttemperaturen eingestellt. Somit schalten sich die einzelnen Heizelemente je nach Temperatur des Rücklaufs über die Thermostate ein. Dabei empfiehlt es sich die Schalttemperatur der jeweiligen Thermostate sukzessive in der Strömungsrichtung des Heizmediums ansteigend vorzusehen. Die zugehörigen Heizelemente, die über die jeweiligen Thermostate geschaltet werden, befinden sich dabei in der gleichen Reihenfolge bezüglich der Strömung des Heizmediums. Auf dieses Weise werden mit abfallender Rücklauftemperatur zunächst das oder diejenigen Heizelemente zugeschaltet, die am nächsten am Ausgang der Heizvorrichtung liegen. Mit zunehmendem Temperaturabfall des Rücklaufs werden die einzelnen Heizstufen in Richtung auf den Eingang der Heizvorrichtung zugeschaltet. Die Abschaltung mit steigender Rücklauftemperatur erfolgt in umgekehrter Richtung. Diese Reihenfolge gewährleistet, daß die dem Heizmedium in den Heizelementen zugeführte Wärme vollständig in den Vorlauf für die Heizkörper eingebracht wird und nicht etwa eventuelle nachgeschaltete nicht in Betrieb befindliche Heizelemente miterwärmt werden.The various thermostats are used advantageously set to different switching temperatures. Consequently  the individual heating elements switch depending on the temperature return via the thermostats. It recommends doing so the switching temperature of the respective thermostats successively in the flow direction of the heating medium to be provided increasing. The associated heating elements that over the respective thermostats are switched doing so in the same order with respect to the flow of the Heating medium. This way, with falling Return temperature first of all the heating elements switched on, the closest to the output of the heater lie. With increasing temperature drop of the return the individual heating levels towards the entrance of the Heater switched on. The shutdown with increasing Return temperature is in the opposite direction. This Sequence ensures that the heating medium in the Heat supplied completely into the lead for heating elements the radiator is inserted and not possibly downstream heating elements not in operation to be heated.

Zur Vermeidung, daß sich bei einem weit abgekühlten Rücklauf, d. h. bei einer Rücklauftemperatur unterhalb der Schalttemperatur sämtlicher Thermostate, alle Heizelemente schlagartig einschalten, sind in der Stromzuführung zu den einzelnen Heizelementen weitere Schalter vorgesehen, die über das oben erwähnte Laufwerk geschaltet werden. Hierdurch können durch die oben erwähnten Thermostate nur solche Heizelemente zugeschaltet werden, die über das mechanische Laufwerk freigegeben sind.To avoid that when the return cools down, d. H. at a return temperature below the Switching temperature of all thermostats, all heating elements switch on suddenly, are in the power supply to the individual heating elements provided additional switches that over the drive mentioned above are switched. Hereby can only such through the above-mentioned thermostats Heating elements can be switched on via the mechanical Drive are released.

Die Steuerung des mechanischen Laufwerks wird in einer besonderen Ausführungsform durch einen Ist/Soll-Wert- Vergleich vorgenommen, wobei der Istwert sich im wesentlichen aus der vorhandenen Innenraumtemperatur ergibt. Der Sollwert kann auf der Grundlage der gewünschten Raumtemperatur und/oder der vorherrschenden Außentemperatur ermittelt werden. Dieser Ist/Soll-Wert-Vergleich wird in einer elektronischen Regelungseinheit durchgeführt, die, beispielsweise über einen elektrischen Antrieb, das mechanische Laufwerk steuert. Zur Erfassung der Raumtemperatur bzw. Außentemperatur ist hierzu wenigstens ein Raumtemperaturfühler und/oder wenigstens ein Außentemperaturfühler vorzusehen.The control of the mechanical drive is in one special embodiment by an actual / target value Comparison made, the actual value is essentially results from the existing interior temperature. The setpoint can be based on the desired room temperature and / or the prevailing outside temperature  will. This actual / target value comparison is carried out in one electronic control unit, which, for example via an electric drive that mechanical drive controls. To capture the Room temperature or outside temperature is at least one for this Room temperature sensor and / or at least one To provide outside temperature sensors.

Vorzugsweise werden Heizungsregler verwendet, die im Innenraum anzubringen sind und sowohl den benötigten Temperaturfühler als auch die elektronische Regelungseinheit zum Betrieb des Laufwerks beinhaltet. Derartige Heizungsregler, die zusätzlich verschiedene Anwendungen beinhalten können, z. B. Zeitschaltuhren, etc. sind bereits im Handel erhältlich. Sie verfügen in der Regel über Ausgänge, mittels denen ein Elektromotor zum Antrieb des mechanischen Laufwerks angesteuert werden kann. Die Regelungseinheiten dieser Heizungsregler, an denen die gewünschten Raumtemperaturen über große Zeiträume mit breiter Variabilität einprogrammierbar sind, sind in der Regel mit sogenannten PID-Reglern ausgestattet, mittels denen die Annäherung der Isttemperatur an die Solltemperatur gesteuert wird.Heating controllers are preferably used, which in Interior must be attached and both the required Temperature sensor as well as the electronic control unit to operate the drive. Such Heating controllers that also have different applications may include, e.g. B. timers, etc. are already in Available commercially. They usually have exits, by means of which an electric motor for driving the mechanical Drive can be controlled. The control units this heating controller to which the desired Room temperatures over large periods with broader Variability that can be programmed are usually included so-called PID controllers, by means of which the Approaching the actual temperature to the target temperature controlled becomes.

An und für sich ist die beste Bezugsgröße für den notwendigen Energiebedarf die Differenz zwischen der gewünschten Raumtemperatur und der tatsächlichen Raumtemperatur. Falls mit der Heizzentrale vielzählige Räume, beispielsweise in einer Anlage mit mehreren Wohnungen, beheizt werden sollen, kann die Verwendung eines Außentemperaturfühlers sinnvoll sein. Der unterschiedliche Heizbedarf einzelner Räume wird hier durch die Vielzahl der zu beheizenden Räume ausgeglichen. Die Außentemperatur stellt dann eine wesentliche Größe für die Ermittlung des Sollwertes dar. In and of itself is the best reference for the necessary Energy requirement is the difference between the desired Room temperature and the actual room temperature. If with the heating center numerous rooms, for example in a system with several apartments to be heated, can make sense to use an outside temperature sensor be. The different heating needs of individual rooms will here through the large number of rooms to be heated balanced. The outside temperature then represents one essential for determining the target value.  

Die erfindungsgemäße Heizzentrale ist sowohl als Etagenheizung als auch als Warmwasserzentralheizung in Ein- und Mehrfamilienhäusern verwendbar. Auch in größeren Gebäuden, beispielsweise im gewerblichen Bereich, Schulen oder Sportstätten, kann eine solche Heizzentrale eingesetzt werden. Durch die Verwendung eines flüssigen Trägermediums steht die Heizzentrale für eine Vielzahl verschiedener Heizungsformen zur Verfügung. Sie kann in Radiatoren, aber auch in Fußbodenheizungen eingesetzt werden. Die Heizzentrale ist emmissionsfrei, arbeitet ohne Verluste und insbesondere ohne Nebenstromkosten. Sie arbeitet sehr schnell und flexibel, wobei keine Aufheiz- bzw. Wartezeiten beim Einschalten der Heizung anfallen. Sie ist geräuschlos und sehr kompakt in der Bauform. Zudem läßt sich sich preiswert fertigen und kostengünstig unterhalten.The heating center according to the invention is both Floor heating as well as hot water central heating in and multi-family houses can be used. Even in larger ones Buildings, for example in the commercial sector, schools or sports facilities, such a heating center can be used will. By using a liquid carrier medium the heating center stands for a multitude of different ones Forms of heating available. You can in radiators, however can also be used in underfloor heating. The heating center is emission-free, works without losses and in particular without sidestream costs. It works very quickly and flexible, with no heating up or waiting times when Switch on the heating. It is noiseless and very compact in design. It can also be inexpensive manufacture and maintain inexpensively.

Eine erfindungsgemäße Heizzentrale ist im Neubaubereich einsetzbar, wobei das Erstellen von Kaminen, Lüftungsschächten, Heiztank, Kessel etc. entfällt. Auch die Folgekosten, beispielsweise für Kaminreinigung, Emmissionsmessungen, Tanküberwachungen und dergleichen werden hierdurch gespart.A heating center according to the invention is in the new building area can be used, creating chimneys, Ventilation shafts, heating tanks, boilers etc. are not required. Also the Follow-up costs, for example for chimney cleaning, Emission measurements, tank monitors and the like saved by this.

Auch im Austausch ist eine erfindungsgemäße Heizzentrale erheblich preisgünstiger als der Einbau neuer Heizkessel, Brenner usw.. Die dabei frei werdenden Räume (Heizkeller, Tankkeller, etc.) können hierbei anderweitig benutzt werden.A heating center according to the invention is also in exchange considerably cheaper than installing new boilers, Burners, etc. The rooms that become free (boiler room, Tank cellars, etc.) can be used for other purposes.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird anhand der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.An embodiment of the invention is in the drawing shown and is based on the following description explained in more detail.

Im einzelnen zeigenShow in detail

Fig. 1 einen schematischen Schaltplan einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Heizzentrale, Fig. 1 is a schematic diagram of a first embodiment of the heating system according to the invention,

Fig. 2 ein Beispiel für eine Schaltung zur Ansteuerung einzelner Heizelemente und Fig. 2 shows an example of a circuit for controlling individual heating elements and

Fig. 3 eine Darstellung einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Heizzentrale. Fig. 3 shows a further embodiment of a heating center according to the invention.

Die Heizzentrale 1 ist in Fig. 1 durch strichpunktierte Linien umrahmt. Sie umfaßt eine Regelungs- und Schalteinheit 2. Die Regelungseinheit 2 schaltet drei Heizelemente 3a, b, c über Versorgungsleitungen 4. Die drei Heizelemente 3a, b, c sind schlangenförmig hintereinander angeordnet. Eine Wasserrücklaufleitung 5 ist an eine Umwälzpumpe 6 angeschlossen. Über eine Zufuhrleitung 7 steht die Umwälzpumpe mit den Heizelementen 3a, b, c in Verbindung. Im Anschluß an das Heizelement 3c befindet sich die Vorlaufleitung 8. Diese führt aus der Heizzentrale 1 heraus zu einem Heizkörper 9 mit einem Heizkörperventil 10. Die Wasserrücklaufleitung 5 ist mit einer Abzweigung 11 versehen, über die mittels eines Sperrventils 12 eine Druckwasserzufuhr 13 angeschlossen ist.The heating center 1 is framed in Fig. 1 by dash-dotted lines. It comprises a control and switching unit 2 . The control unit 2 switches three heating elements 3 a, b, c via supply lines 4 . The three heating elements 3 a, b, c are arranged in a serpentine fashion. A water return line 5 is connected to a circulation pump 6 . The circulation pump is connected to the heating elements 3 a, b, c via a supply line 7 . The flow line 8 is located after the heating element 3 c. This leads out of the heating center 1 to a radiator 9 with a radiator valve 10 . The water return line 5 is provided with a branch 11 , via which a pressurized water supply 13 is connected by means of a check valve 12 .

In jedem Heizelement 3a, b, c befindet sich ein Thermostat 14a, b, c der das jeweilige Heizelement 3a, b, c zu- oder abschaltet. Ein mechanisches Laufwerk 15 ist über in Fig. 1 nicht näher dargestellte Schalter ebenfalls in der Lage, die Heizstufen 3a, b, c zu schalten. Die Schaltung der Thermostate 14a, b, c in Bezug zu den Schaltern des Laufwerks 15 wird weiter unten eingehender erläutert.In each heating element 3 a, b, c there is a thermostat 14 a, b, c which switches the respective heating element 3 a, b, c on or off. A mechanical drive 15 is also able to switch the heating stages 3 a, b, c via switches not shown in FIG. 1. The switching of the thermostats 14 a, b, c in relation to the switches of the drive 15 is explained in more detail below.

Ein zusätzlicher Thermofühler 16 befindet sich in der Nähe eines Entlüftungsventils und Wassermangelschalters 17. Eine Temperaturanzeige 18 sowie eine Druckanzeige 19 sind ebenfalls in der Vorlaufleitung eingebaut. An additional thermal sensor 16 is located in the vicinity of a vent valve and low water switch 17 . A temperature display 18 and a pressure display 19 are also installed in the flow line.

Die Regelungs- und Schalteinheit 2 steht mit einem Raumtemperaturfühler 20 in Verbindung. Die über den Raumtemperaturfühler 20 aufgenommene Temperatur wird zur Erfassung eines Istwerts benötigt. Eine Elektronikeinheit 21 dient zur Verarbeitung des Istwerts sowie zur Eingabe eines oder mehrerer bestimmter Sollwerte. Wie bereits erwähnt, sind Heizungsregler im Handel, die sowohl den Raumtemperaturfühler 20 als auch die Elektronikeinheit 21 beinhalten. Ein oder mehrere Sollwerte sind variabel über einen langen Zeitraum oder über periodisch wiederkehrende Zeiträume z. B. Tage, Wochen etc. einprogrammierbar. Über die Elektronikeinheit 21 wird das Laufwerk 15 angesteuert. Das Laufwerk 15 schaltet über entsprechende Schalter die Zuleitungen 4 zu den einzelnen Heizelementen 13a, b, c.The control and switching unit 2 is connected to a room temperature sensor 20 . The temperature recorded via the room temperature sensor 20 is required to record an actual value. An electronics unit 21 is used to process the actual value and to input one or more specific target values. As already mentioned, heating regulators are commercially available which contain both the room temperature sensor 20 and the electronics unit 21 . One or more setpoints are variable over a long period or over periodically recurring periods e.g. B. days, weeks etc. programmable. The drive 15 is controlled via the electronics unit 21 . The drive 15 switches the supply lines 4 to the individual heating elements 13 a, b, c via corresponding switches.

Jeweils einer der Schütze 23, 24 ist mit dem Temperaturfühler 16 bzw. dem Wassermangelschalter 17 verbunden.One of the contactors 23 , 24 is connected to the temperature sensor 16 or the low water switch 17 .

Die einzelnen Heizelemente 3a, b, c umfassen jeweils ein U- förmiges Wasserheizrohr 25a, b, c, die über Verbindungsbögen 27a, b verbunden sind, so daß sich eine schlangenförmige Anordnung ergibt. In den Wasserheizrohren 25a, b, c befindet sich jeweils eine Heizspirale 26a, b, c.The individual heating elements 3 a, b, c each comprise a U-shaped water heating tube 25 a, b, c, which are connected via connecting bends 27 a, b, so that a serpentine arrangement results. In the water heating pipes 25 a, b, c there is a heating coil 26 a, b, c.

Die Reglungs- und Schalteinheit 2 mit der Elektronikeinheit 21 und dem Laufwerk 15 schaltet bei der Inbetriebnahme der Heizungsanlage zunächst die Umwälzpumpe 6 ein. Bei stillstehender Heizung findet demnach auch keine Umwälzung des Heizwassers statt. Nach dem Einschalten der Umwälzpumpe 6 werden je nach Bedarf die Heizelemente 3a, b, c zugeschaltet. Der aufzubringende Wärmebedarf wird durch einen Soll- Wert/Ist-Wert-Vergleich auf der Basis der an der Elektronikeinheit 21 eingestellten Solltemperatur beziehungsweise der mit dem Temperaturfühler 20 gemessenen Raumtemperatur ermittelt. The control and switching unit 2 with the electronics unit 21 and the drive 15 first switches on the circulation pump 6 when the heating system is started up. When the heating is at a standstill, there is no circulation of the heating water. After switching on the circulation pump 6 , the heating elements 3 a, b, c are switched on as required. The heat requirement to be applied is determined by a setpoint / actual value comparison on the basis of the setpoint temperature set on the electronics unit 21 or the room temperature measured with the temperature sensor 20 .

Das Laufwerk 15 ist dabei so aufgebaut, daß niemals gleichzeitig alle drei Heizelemente 3a, b, c eingeschaltet werden können. Bei einem mechanischen Laufwerk, bei dem über ein Getriebe verschiedene mechanische Schalter der Reihe nach geschlossen werden, ist ein gleichzeitiges Einschalten aller Heizelemente 3a, b, c sowie der Umwälzpumpe 6 grundsätzlich ausgeschlossen. Somit werden Überströme sicher vermieden.The drive 15 is constructed so that all three heating elements 3 a, b, c can never be switched on simultaneously. In the case of a mechanical drive, in which various mechanical switches are closed in succession via a gearbox, simultaneous switching on of all heating elements 3 a, b, c and the circulation pump 6 is fundamentally excluded. Overcurrents are thus reliably avoided.

Je nach Bedarf der zu liefernden Wärmemenge werden die einzelnen Heizelemente 3a, b, c zugeschaltet bzw. abgeschaltet. Hierbei wird zuerst das in Strömungsrichtung hinterste Heizelement 3c vom Laufwerk 15 freigeschaltet und im Anschluß daran das Heizelement 3b bzw. 3d.Depending on the need for the quantity of heat to be supplied, the individual heating elements 3 a, b, c are switched on or off. Here, the rearmost heating element 3 c is unlocked by the drive 15 and then the heating element 3 b or 3 d.

In Fig. 2 ist schematisch für das Heizelement 3a die Anordnung des entsprechenden Schalters 30a dargestellt, der über das Laufwerk 15 geschaltet wird. Er befindet sich in Reihe mit einem Schalter 31a, der zum Thermostaten 14a gehört. Die beiden Schalter 30a, 31a schalten eine Stromversorgungsleitung 32a auf die Versorgungsleitung 4a, die zur Heizspirale 26a des Heizelements 3a führt. Anhand der Schaltungsanordnung ist zu sehen, daß über das Laufwerk 15 bzw. den zugehörigen Schalter 30a das Heizelement 3a mit seiner Heizspirale 26a für den Betrieb freigeschaltet werden kann. Erst bei geschlossenem Schalter 30a ist es dem Thermostaten 14a mit dem Schalter 31a möglich, das Heizelement 3a in Betrieb zu nehmen.In Fig. 2, the arrangement of the corresponding switch 30 a is schematically shown for the heating element 3 a, which is switched via the drive 15 . It is in series with a switch 31 a, which belongs to the thermostat 14 a. The two switches 30 a, 31 a switch a power supply line 32 a to the supply line 4 a, which leads to the heating coil 26 a of the heating element 3 a. On the basis of the circuit arrangement it can be seen that the heating element 3 a with its heating coil 26 a can be activated for operation via the drive 15 or the associated switch 30 a. Only when the switch 30 a is closed is it possible for the thermostat 14 a with the switch 31 a to put the heating element 3 a into operation.

Analog sind sämtliche weiteren Heizelemente 3b und 3c geschaltet. Nach der Freischaltung der Heizelemente 3a bis c über die Schalter 30 des Laufwerks 15 können die Thermostate 14a bis c je nach Rücklauftemperatur stufenweise die einzelnen Heizelemente zuschalten. Die Rücklauftemperatur hängt unter anderem von der Anzahl der eingesetzten Heizkörper 9 sowie der Isttemperatur ab. All other heating elements 3 b and 3 c are connected analogously. After the activation of the heating elements 3 a to c via the switches 30 of the drive 15 , the thermostats 14 a to c can gradually switch on the individual heating elements depending on the return temperature. The return temperature depends, among other things, on the number of radiators 9 used and the actual temperature.

Die Schalttemperatur der Thermostate 14a, 14b und 14c wird in ansteigender Reihenfolge eingestellt, d. h. das Heizelement 3c wird über den Thermostaten 14c bereits bei höheren Rücklauftemperaturen zugeschaltet, als die vorgeschalteten Heizelemente 3a und 3b.The switching temperature of the thermostats 14 a, 14 b and 14 c is set in increasing order, ie the heating element 3 c is switched on via the thermostat 14 c even at higher return temperatures than the upstream heating elements 3 a and 3 b.

Wird beispielsweise lediglich das Heizelement 3c betrieben, so wird das Heizelement 3b zugeschaltet, wenn die Temperatur am Thermostat 14b unter die eingestellte Schalttemperatur abfällt. Ist das Heizelement 3b zugeschaltet, so wird in analoger Weise mit dem Heizelement 3a verfahren.If, for example, only the heating element 3 c is operated, the heating element 3 b is switched on when the temperature at the thermostat 14 b drops below the set switching temperature. If the heating element 3 b is switched on, the heating element 3 a is operated in an analogous manner.

Das Entlüftungsventil mit Wassermangelschalter 17 ist über den Schütz 24 in der Lage, die gesamte Heizung auszuschalten. Ebenso wird bei einer unerlaubten Höchsttemperatur­ überschreitung, gemessen am Temperaturfühler 16 über den Schütz 23 die Heizungsanlage komplett abgestellt. Als Höchsttemperatur zur Abschaltung durch das Sicherheitsthermostat sind ca. 80 Grad Celsius zweckmäßig. Über die Anzeigen 18, 19 kann zusätzlich durch einen Beobachter der Druck bzw. die Temperatur kontrolliert werden.The vent valve with low water switch 17 is able to switch off the entire heating via the contactor 24 . Likewise, if the maximum temperature is exceeded, measured on the temperature sensor 16 via the contactor 23, the heating system is switched off completely. The maximum temperature for switching off by the safety thermostat is approx. 80 degrees Celsius. The pressure or the temperature can additionally be checked by an observer via the displays 18 , 19 .

Über nicht näher dargestellte weitere Schütze ist das Regelwerk 2 in der Lage, aufgrund entsprechender Impulse von Seiten des Energieversorgungswerkes einen Teil der Heizleistung zurückzunehmen, das heißt, ein oder zwei Heizelemente 3c bzw. 3b abzuschalten. Somit kann in Zeiten mit hohem Strombedarf, die in der Regel auch Hochtarifzeiten darstellen, die Heizungsleistung automatisch reduziert werden und in anschließenden Billigtarifzeiten wieder hochgefahren werden. Dies ist insbesondere in Regionen von Bedeutung, in denen die lokalen Energieversorgungsunternehmen auch tagsüber Niedertarife anbieten, da dieses Angebot in der Regel nur unter der Voraussetzung der genannten externen Steuermöglichkeit zur Reduzierung des Strombedarfs gilt. Via further contactors (not shown in more detail), the control system 2 is able to take back part of the heating power due to corresponding impulses on the part of the energy supply company, that is to say to switch off one or two heating elements 3 c or 3 b. Thus, in times of high electricity demand, which usually also represent high tariff times, the heating output can be automatically reduced and then restarted in subsequent low tariff times. This is particularly important in regions where the local energy supply companies also offer low tariffs during the day, since this offer is generally only valid if the external tax option mentioned above is used to reduce electricity consumption.

Die Heizkörper 9 sind im vorliegenden Fall übliche Wasserheizkörper, können jedoch auch in Form von Heizschlangen als Fußbodenheizung ausgelegt sein. Sie erhalten über die Vorlaufleitung 8 und das Heizkörperventil 10 das aufgeheizte Wasser und geben in bekannter Weise Wärme an die umgebende Raumluft ab, wodurch die Rücklauftemperatur des Wassers in der Rücklaufleitung 5 herabgesenkt wird. Über die Umwälzpumpe 6 gelangt das abgekühlte Wasser in die Heizelemente 3a, b, c und wird dort wieder auf die gewünschte Vorlauftemperatur beheizt.The radiators 9 are conventional water radiators in the present case, but can also be designed as underfloor heating in the form of heating coils. You receive the heated water via the supply line 8 and the radiator valve 10 and give off heat to the surrounding room air in a known manner, as a result of which the return temperature of the water in the return line 5 is reduced. The cooled water reaches the heating elements 3 a, b, c via the circulation pump 6 and is heated there again to the desired flow temperature.

Die Umwälzpumpe 6 braucht hierzu nicht regelbar zu sein. Der Wasserdurchsatz regelt sich selbsttätig je nach Anzahl der geöffneten Heizkörper 9. Entsprechend dem Wasserdurchsatz sowie den Rücklauftemperaturen stellt sich ein Temperaturgefälle innerhalb der Heizelemente 3a, b, c ein.The circulation pump 6 need not be controllable for this. The water throughput regulates itself depending on the number of open radiators 9 . In accordance with the water throughput and the return temperatures, there is a temperature gradient within the heating elements 3 a, b, c.

Im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 sind jedem Heizelement 3a, b, c jeweils ein weiteres Heizelement 33a, b, c im Heizkreislauf vorgeschaltet. Es befinden sich somit insgesamt sechs Heizelemente in der Heizvorrichtung. Die Zuleitungen 4a, b, c und 34a, b, c sind hierbei so geschaltet, daß die drei Phasen eines Drehstromanschlusses der Reihe nach den jeweiligen Heizelementen zugeordnet werden. Wird die Phase L1 auf die Zuleitung 4c geschaltet, so wird die Phase L2 auf die Zuleitung 34c und die Phase L3 auf die Zuleitung 4b geschaltet. Anschließend wird wiederum die Phase L1 parallel zur Leitung 4c auf die Zuleitung 34b geschaltet, die Phase L2 auf die Zuleitung 4a und die Phase L3 auf die Zuleitung 34a. Das Laufwerk 15 gibt, analog wie zu Fig. 2 beschrieben, die einzelnen Heizelemente von der stromabwärtigen Seite aus in Bezug auf den Wasserstrom der Reihe nach frei, d. h. in der Reihenfolge 3c, 33c, 3b, 33b, 3a und 33a. Durch die genannte Verteilung der Drehstromphasen werden diese reihum geschaltet, so daß alle drei Phasen gleichmäßig belastet werden. Über die oben erwähnten nicht näher dargestellten Schütze, die von Seiten des Energieversorgungswerks ansteuerbar sind, können die Zufuhrleitungen 34a bis c unterbrochen werden, so daß die Heizzentrale nur mit halber Leistung betrieben werden kann. Ansonsten entspricht dieses Ausführungsbeispiel dem Vorbeschriebenen, wobei nunmehr lediglich jedem zweiten Heizelement 3a, b, c ein Thermostat 14a, b, c zugeordnet ist. Jeder dieser Thermostate schaltet daher immer zwei benachbarte Heizelemente 3a, 33a bzw. 3b, 33b und 3c, 33c.In the exemplary embodiment according to FIG. 3, each heating element 3 a, b, c is preceded by a further heating element 33 a, b, c in the heating circuit. There are thus a total of six heating elements in the heating device. The leads 4 a, b, c and 34 a, b, c are connected in such a way that the three phases of a three-phase connection are assigned to the respective heating elements in sequence. If phase L1 is switched to supply line 4 c, phase L2 is switched to supply line 34 c and phase L3 to supply line 4 b. The phase is then, in turn, L1 c parallel to the line 4 b connected to the feed line 34, the phase L2 on the supply line 4 a and the phase L3 of the supply line 34 a. The drive 15 releases, analogously to Fig. 2, the individual heating elements from the downstream side in relation to the water flow in order, ie in the order 3 c, 33 c, 3 b, 33 b, 3 a and 33 a. Due to the aforementioned distribution of the three-phase phases, these are switched in series so that all three phases are loaded evenly. The supply lines 34 a to c can be interrupted by means of the above-mentioned contactors, not shown, which can be controlled by the power supply company, so that the heating center can only be operated at half the power. Otherwise, this exemplary embodiment corresponds to what has been described above, with a thermostat 14 a, b, c now being associated with only every second heating element 3 a, b, c. Each of these thermostats therefore always switches two adjacent heating elements 3 a, 33 a and 3 b, 33 b and 3 c, 33 c.

Eine erfindungsgemäße Kompaktheizzentrale 1 weist erstaunlich kleine Abmessungen bei hoher Leistung auf. Für die Heizung von 80 qm Wohnfläche mit einer Heizleistung von ca. 4 Kilowatt kann eine solche Heizzentrale eine Höhe von ca. 370 mm, eine Breite von ca. 240 mm und eine Tiefe von ca. 130 mm bei einem Wasserinhalt von ca. 0,1 Liter (natürlich ohne die Zuleitungen zu den Heizkörpern und ohne die Heizkörper selbst) aufweisen. Für leistungsstärkere oder leistungsschwächere Anlagen ändert sich hierbei lediglich die Leistung der eingebauten Heizelemente, jedoch nicht die äußeren Abmessungen in dieser Kompaktheitszentrale. Diese kann somit in jeden Schrank eingebaut werden.A compact heating center 1 according to the invention has surprisingly small dimensions with high output. For heating 80 square meters of living space with a heating output of approx. 4 kilowatts, such a heating center can have a height of approx. 370 mm, a width of approx. 240 mm and a depth of approx. 130 mm with a water content of approx. 1 liter (of course without the supply lines to the radiators and without the radiators themselves). For more powerful or less powerful systems, only the power of the built-in heating elements changes, but not the outer dimensions in this compactness center. This can therefore be installed in any cabinet.

Die Anlage kann über verschiedene Stromzähler betrieben werden, wie beispielsweise eine gesteuerte Nachtspeicherheizung.The system can be operated via various electricity meters such as a controlled one Night storage heater.

Außerdem ist es von Vorteil, bei höherem Stromverbrauch im Haushalt, z. B. durch gleichzeitige Benutzung verschiedener Hausgeräte, wie Elektroherd, Waschmaschine, Trockner, die Heizleistung ebenfalls automatisch zu reduzieren (z. B. auf ca. 50%), damit zum einen beim Energieversorgungsunternehmen Spitzen vermieden werden und zum anderen die Elektroinstallationen, insbesondere bei Altbauten, nicht über Gebühr belastet werden. Die Heizzentrale wird nach Möglichkeit, jedoch nicht notwendigerweise, mit Warmwasser aus dem Brauchwasservorrat aufgefüllt, um die Kalkablagerungen zu minimieren. Die einzelnen Heizkörper können mit oder ohne Thermostatventile betrieben werden.It is also an advantage if the power consumption is higher Household, e.g. B. by simultaneous use of different Household appliances, such as electric cookers, washing machines, dryers, etc. Also reduce the heating power automatically (e.g. to approx. 50%), on the one hand with the energy supply company Tips are avoided and secondly the Electrical installations, especially in old buildings, do not have Fee will be charged. The heating center is after Possibility, but not necessarily, with hot water  replenished from the hot water supply to the To minimize limescale. The individual radiators can be operated with or without thermostatic valves.

Weiterhin kann die Heizzentrale 1 dahingehend erweitert werden, daß eine automatische Luftbefeuchtung mitbetrieben wird. Die Luftbefeuchtung kann beispielsweise über offene Wasserbehälter an den Heizkörpern durchgeführt werden, die über automatisch von dem Regelwerk ansteuerbare Ventile nachgefüllt werden.Furthermore, the heating center 1 can be expanded so that automatic air humidification is also operated. The humidification can be carried out, for example, via open water tanks on the radiators, which are replenished via valves that can be controlled automatically by the control system.

Claims (10)

1. Heizzentrale zur Umwälzung von flüssigem Heizmedium, insbesondere Wasser oder Öl, mit einer Heizvorrichtung, die mittels einer Umwälzpumpe von flüssigem Heizmedium durchströmt ist und wenigstens zwei elektrische Heizelemente umfaßt, und mit einer Steuereinheit zur Einstellung der Leistung der Heizvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit mit einem mechanischen Schaltwerk zum zeitlich versetzten Schalten der Heizelemente (3a, b, c) versehen ist, so daß das Einschalten der Heizvorrichtung mit voller Heizleistung blockiert ist.1.Heating center for the circulation of liquid heating medium, in particular water or oil, with a heating device which is flowed through by a circulation pump of liquid heating medium and comprises at least two electrical heating elements, and with a control unit for adjusting the power of the heating device, characterized in that the Control unit is provided with a mechanical switching mechanism for switching the heating elements ( 3 a, b, c) at different times, so that the switching on of the heating device is blocked with full heating power. 2. Heizzentrale nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umwälzpumpe (6) von dem Schaltwerk automatisch ein- bzw. abschaltbar ist.2. Heating center according to claim 1, characterized in that the circulating pump ( 6 ) can be switched on and off automatically by the switching mechanism. 3. Heizzentrale nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Leistungsabgabe der Heizelemente (3a, b, c) stufenweise regelbar ist.3. Heating center according to one of the preceding claims, characterized in that the power output of the heating elements ( 3 a, b, c) can be regulated in stages. 4. Heizzentrale nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Umwälzpumpe (6) regelbar ist.4. Heating center according to one of the preceding claims, characterized in that the circulation pump ( 6 ) is adjustable. 5. Heizzentrale nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schütz vorhanden ist, mittels dein extern von Seiten eines Energieversorgungsunternehmens ein Teil der Leistungsaufnahme abschaltbar ist.5. Heating center according to one of the preceding claims, characterized in that a contactor is present by means of your externally from an energy supply company Part of the power consumption can be switched off. 6. Heizzentrale nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Hauptschütz (23, 24) als Sicherungsschalter zum Abschalten der gesamten Heizzentrale vorhanden ist.6. Central heating unit according to one of the preceding claims, characterized in that at least one main contactor ( 23 , 24 ) is present as a safety switch for switching off the entire central heating unit. 7. Heizzentrale nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Wassermangelschalter und/oder ein Entlüftungsventil (17) vorhanden sind. 7. Heating center according to one of the preceding claims, characterized in that a low water switch and / or a vent valve ( 17 ) are present. 8. Heizzentrale nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Temperaturfühler vorgesehen ist, der mit einem Sicherungsschalter (23) in Verbindung steht.8. Heating center according to one of the preceding claims, characterized in that at least one temperature sensor is provided which is connected to a safety switch ( 23 ). 9. Heizzentrale nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Thermostat (14a, b, c) zum Ein- oder Ausschalten eines oder mehrer Heizelemente (3a, b, c, 33a, b, c) bei Über- bzw. Unterschreitung einer vorgegebenen Schalttemperatur vorgesehen ist.9. Central heating system according to one of the preceding claims, characterized in that at least one thermostat ( 14 a, b, c) for switching on or off one or more heating elements ( 3 a, b, c, 33 a, b, c) in case of over - or falling below a predetermined switching temperature is provided. 10. Heizzentrale nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Raumtemperaturfühler und/oder ein Außentemperaturfühler vorhanden sind.10. Heating center according to one of the preceding claims, characterized in that at least one room temperature sensor and / or an outside temperature sensor is available.