DE2401659C3 - Charging and discharging device for an electrical storage heater - Google Patents
Charging and discharging device for an electrical storage heaterInfo
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Description
Die Erfindung beziehi sich auf eine Auf- und Entladeeinrichtung für eine elektrische Speicherheizung, deren Entladung mittels eines ein- und ausschaltbaren Ventilators od. dgl. erfolgt, wobei die Laufzeiten des Ventilators mittels eines Integrators summiert und die Summe als Maß für die Aufladung benutzt werden. Statt des Ventilators kann beispielsweise auch eine einfache Klappe verwendet werden, welche eine Luftaustrittsöffnung schließt oder öffnet.The invention relates to a charging and discharging device for an electric storage heater whose Discharge by means of a fan that can be switched on and off. The like. Takes place, the running times of the Fan can be summed by means of an integrator and the sum used as a measure for the charge. Instead of the fan, it is also possible, for example, to use a simple flap which has an air outlet opening closes or opens.
Unter den zahlreichen Vorschlägen, einer elektrischen Speicherheizung in der Nacht (öder einer anderen Niedrigtarifperiode) gerade soviel Energie zuzuführen, daß der Wärmebedarf am darauffolgenden Tag gedeckt werden kann, haben sich diejenigen besonders bewährt, bei denen die Aufladung an Hand von am vorangehenden Tag gesammelten Daten erfolgt. Hierbei kann die Aufladung mit konstanter Leistungszufuhr über eine variable Zeit oder auch mit variabler Leistungszufuhr. z. B. durch Einschalten einer unterschiedlichen Zahl von Heizwiderständen, vorgenommen werden. Among the numerous proposals to supply an electric storage heater at night (or another low tariff period) with just enough energy that the heat demand can be met on the following day, those have proven particularly effective in which the charging is based on data collected on the previous day he follows. In this case, charging can be carried out with a constant power supply over a variable time or with a variable power supply. z. B. by switching on a different number of heating resistors can be made.
Es ist bekannt (DT-OS 15 65 70!), die Laufzeil des Entlade-Ventilators von einem Summenrelais registrieren zu lassen und in Abhängigkeit von der registrieren Summe die für die Aufladung benötigte Heizinenge festzulegen. Diese Laufzeitmessung führt aber noch /u relativ ungenauen Ergebnissen.It is known (DT-OS 15 65 70!) To register the Laufzeil the discharge fan from a sum relay and set the Heizinenge required for charging depending on the register sum. However, this runtime measurement still leads to relatively inaccurate results.
Es ist ferner ein Raumthermostat mit drei Stellungen bekannt (US-PS 10 34 689). der bei Untertemperatur einen ersten Kontakt und bei Übcriemperaiur einen /weiten Kontakt schließt sowie bei Normaltemperatur eine Neutralstellung einnimmt.There is also a room thermostat with three positions known (US-PS 10 34 689). the one at low temperature a first contact and at excessive temperature a / wide contact closes as well as at normal temperature occupies a neutral position.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine AuI- und Entladeeinrichtung der eingangs beschriebenen Art anzugeben, bei der die Aufladung dem tatsächlichen Bedarf noch besser angepaßt ist.The invention is based on the object of providing a charging and discharging device of the type described at the outset Specify the type in which the top-up is even better adapted to actual needs.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß erfüllt durch einen Raumthermostaten mit drei Stellungen, nämlich einer Untertemperatur-Stellung, bei der der Ventilator eingeschaltet ist. einer Normaltempcratur-Sielliing. bei der der Ventilator ausgeschaltet ist, und einer Llbertemperatur-Stellung. deren Einschaltdauer im Integrator von der Summe der Laufzeiten des Ventilators subtrahiert wird.This object is achieved according to the invention by a room thermostat with three positions, namely an under-temperature position at which the fan is switched on. a normal temperature sealing. at that the fan is switched off and an overtemperature position. their duty cycle in the integrator is subtracted from the sum of the running times of the fan will.
Auf diese Weise wird die Aufladung des Speicher kerns um diejenige Wärmemenge vermindert, die zu einer Übertemperatur des Raums führt. Als Übertemperatur ist ein Wert oberhalb der eingestellten Temperatur des Raumthermostaten plus seiner normalen Schaltdifferenz zu verstehen. Diese Übertemperatur kann verschiedene Ursachen haben. Sie kann sich durch einen »unnötigen Verbrauch« ergeben, der von einer ungeregelten Wärmeabgabe des Speichers herrührt, z. B. infolge einer zu starken Aufheizung oder einer unzureichenden Isolation. Sie kann aber auch als »kostenlose Wärme« von jeglicher anderen Wärmezufuhr zum Raum, die nicht vom Speicher stammt, herrühren. Durch die Subtraktion im Integrator wird dafür gesorgt, daß bei der Aufladung keine Energiespilze vorhanden ist, die zu einer Übertcmpcratur führen könnte.In this way, the charging of the storage core is reduced by the amount of heat required to an overtemperature in the room. The excess temperature is a value above the set temperature of the room thermostat plus its normal switching differential. This excess temperature can have different causes. It can result from "unnecessary consumption" caused by an uncontrolled heat emission of the memory results, z. B. as a result of excessive heating or insufficient insulation. But it can also be used as "free heat" from any other source of heat to the room that does not come from the memory. Because of the subtraction in the integrator, made sure that no energy mushrooms are present during charging that would lead to excess temperature could.
Des weiteren empfiehlt es sich, wenn der Speicherheizung ein Fühler für die ungeregelt abgegebene Wärme zugeordnet ist. dessen Meßwert im Integrator kontinuierlich integriert und das Integral der Summe der Laufzeiten des Ventilators zugefügt wird. Insbesondere kann der Fühler ein temperaturabhängige!" Widerstand sein, der mit dem Kern der Speicherheizung thermisch verbunden ist. Aul diese Weise wird die ungeregelt abgegebene Wärme erfaßt, die dem Raum zuguiekommi und daher in der Aufladeperiode wieder zugeführt werden muß, um die gesamte abgegebene Wärmemenge zuIt is also advisable if the storage heater is assigned a sensor for the unregulated heat emitted. whose measured value is continuously integrated in the integrator and the integral is added to the sum of the running times of the fan. In particular, the sensor can be a temperature-dependent resistor that is thermally connected to the core of the storage heater. In this way, the uncontrolled heat emitted is detected, which is added to the room and therefore has to be fed back in during the charging period, for the entire amount of heat emitted to
ersetzen.substitute.
Bei einer solchen Regelung läßt es sich erreichen, daß die Speicherheizung gerade so stark aufgeladen wird, duß sie am Ende der Entladeperiode »leer« ist, wodurch sich die günstigsten Leistungsverhältnisse ergeben. Ein Speicher wird als »leer« bezeichnet, wenn seine Kerntemperalur soweit abgesunken ist. daß bei laufendem Ventilator keine konstante Wärmemenge mehr abgegeben werden kann.With such a regulation it can be achieved that the storage heater is just charged so strongly that it is "empty" at the end of the discharge period, which results in the most favorable performance ratios. A memory is said to be "empty" if its core temperature has dropped that far. that there is no constant amount of heat when the fan is running more can be given away.
Wenn nun durch besondere Umstände ein höherer Wärmebedarf entsteht und dementsprechend die Raumtemperatur absinkt, beginnt der Ventilator trotz »leeren« Speichers zu laufen. Diese zusätzliche Laufzeit zeigt an, daß die Speicherheizung während der kommenden Aufladeperiode stärker aufgeladen werden muß. Da aber der Ventilator wegen der abnehmenden Wärmemenge länger als bei »vollem« Speicher laufen muß und unter Umständen dauernd eingeschaltet bliebe, ergäbe sich bei der Summation der Laufzeiten ein Fehler.If, due to special circumstances, a higher heat demand arises and, accordingly, the If the room temperature drops, the fan starts to run despite the "empty" storage tank. This additional runtime indicates that the storage heater will be charged more during the coming charging period got to. But because the fan is longer than when the storage tank is "full" because of the decreasing amount of heat must run and, under certain circumstances, remain switched on, would result from the summation of the running times a mistake.
Dieser Fehler kann dadurch ausgeschaltet werden, daß im Veiitilaior-Austrittskanal der Speicherheizuni; ein Temperaturfühler angeordnet ist. der bei sinkender Temperatur der austretenden Luft eine Einrichtung betätigt, die die Laufzeit des Ventilators verkürzt. Hierbei kann dem Raumihermostaten ein Heizwiderst.uki zu geordnet sein, der bei sinkender Temperatur der austretenden Luft stärker beheizbar ist. Insbesondere kann der Temperaturfühler ein normalerweise offener Bimetallschalter sein, der einen Vorwidersland überbrückt und mit dem Heizwiderstand in Reihe liegi. Der Heizwiderstand beheizt den Raumthermostaten zusätzlich. so daß dessen eingestellter Sollwert sinkt und der Thermostatschalter schon bei geringeren Temperaturen anspricht, um den Ventilator abzuschalten. Die Bemessung des Heizwiderstandes kann ohne weiteres so erfolgen, daß bei der nächsten Aufladung die in der letzten Entladeperiode auftretende Unterladung ausgeglichen und der zusätzliche Wärmebedarf für die nächste Entladeperiode eingespeichert wird.This error can be eliminated by the fact that in the Veiitilaior outlet duct of the Speicherheizuni; a temperature sensor is arranged. which actuates a device when the temperature of the exiting air drops, which shortens the running time of the fan. A Heizwiderst.uki can be added to the room thermostat be ordered, which is more heatable as the temperature of the exiting air drops. In particular, can the temperature sensor can be a normally open bimetal switch that bridges a pre-cross country and liegi in series with the heating resistor. The heating resistor additionally heats the room thermostat. so that its setpoint value drops and the thermostat switch responds at lower temperatures to switch off the fan. The dimensioning of the heating resistor can easily be done in such a way that the next time it is charged, the last Undercharging that occurs during the discharge period is balanced out and the additional heat requirement for the next one Discharge period is stored.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist dafür gesorgt, daß dem Integrator ein vom Raumthermostaten gespeistes Eingangs-Schaltglied und ein einen Aufladcschalter betätigendes Ausgangs-Schaltglied zugeordnet sind und daß in Abhängigkeit vom Schaltzustand eines die Niedngtarifperiode anzeigenden Zeitschalters das Eingangs-Schaltglied oder das Ausgangs-Schaltglied wirksam und das jeweils andere Schaltglied unwirksam ist. Damit wird erreicht, daß der Integrator während der Normaliarifperiode die entsprechenden Daten sammelt und in Abhängigkeit von dem daraus gebildeten Integral während der Niedrigiarifperiode die Einschaltdauer des Aufladeschalters festlegt.In a preferred embodiment, it is ensured that that the integrator has an input switching element fed by the room thermostat and a charging switch actuating output switching element are assigned and that depending on the switching state of a the time switch indicating the low tariff period Input switching element or the output switching element effective and the respective other switching element ineffective is. This ensures that the integrator receives the corresponding data during the normal period collects and, depending on the integral formed therefrom, the duty cycle during the low-temperature period of the charge switch.
Hierbei ist es durchaus möglich, daß der Ventilator auch während der Aufladcperiode vom Raumthermosiatcn in Lauf setzbar ist, um die gewünschte Raumtemperatur oder eine abgesenkte Nachilemperatur aufrechtzuerhalten. Auch wenn diese Laufzeit nicht gespeichert wird, ergeben sich keine Schwierigkeiten, weil bei zu starker Wärmeentnahme am Ende der fol- <*> genden Entladeperiode eine Untcrladung der Speicherheizung vorhanden wäre, die automatisch bei der nächsten Aufladung ausgeglichen werden würde.It is entirely possible that the fan is also disconnected from the room thermostat during the charging period can be set in motion to the desired room temperature or a lowered posture temperature maintain. Even if this runtime is not saved, there are no difficulties because if too much heat is drawn off at the end of the fol- <*> The storage heater would be undercharged at the end of the discharge period, which would automatically occur during the next Charge would be balanced.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand eines schemalisch dargestellten Ausfiihrungsbeispiels näher erläuten. The invention is explained in more detail below with the aid of a schematically illustrated exemplary embodiment.
Zwischen die Klemmen 1 und 2 eines Versorgungsnetzes sind in Reihe hintereinander ein von einer Uhr 3 gesteuerter Zeitschalter 4. der nur während der Niedrigtarifperiode geschlossen ist, ein Aufladeschalter 5. ein bei Übertemperatur öffnender Schalter 6 ur.d ein Heizwiderstand 7 angeordnet. Der Heizw'derstand 7 befindet sich zusammen mit dem Übertemperaturschalter 6 im Speicherkern 8 einer Speicherheizung 9. Schemalisch ist veranschaulicht, daß diese Speicherheizung ein Gebläse 10 aufweist, in dessen Austrittskanal 11 ein Bimetallschalter 12 angeordnet ist.Between terminals 1 and 2 of a supply network, one behind the other is a clock 3 controlled timer 4. which is only available during the low tariff period is closed, a charging switch 5. a switch 6 ur.d that opens in the event of excess temperature Heating resistor 7 arranged. The Heizw'derstand 7 is located together with the overtemperature switch 6 in the storage core 8 of a storage heater 9. It is schematically illustrated that this storage heater has a fan 10, in its outlet duct 11 a Bimetal switch 12 is arranged.
Im zu beheizenden Raum befindet sich ein Regler 13 der einen Thermostaten 14 mit einem Fühler 15 und einem beweglichen Kontakt 16, der drei Stellungen einnehmen kann, nämlich eine Untertemperatur-Stellung, bei der er den festen Kontakt 17 berührt, eine Normallempcratur-Stellung, die in der Zeichnung veranschaulicht ist. und eine Übertemperatur-Stellung. bei der er den festen Kontakt 18 berührt, aufweist. Der feste Kontakt 17 liegt einerseits in der Zuleitung zum Ventilator 10 und ist andererseits imi einem positiv en Anschluß 19 cmcs Eingangs-Schaligh. .!es 20 \eri>unden. I'm negativer Eingang 21 des Fmgangs-Schaligliedes 20 steht mit dem festen Kontakt 18 in Verbindung. Ein lniegra;or 22 erhält Eingangssignale über das Eingangs-Schahghed 20 und von einem temperaturabhängige!! Wideistancl 2Ü. der mit dem Kern 8 der Speicherheizung 9 in wärmeleitender Verbindung sieht. Der Ausgang des Integrators 22 beeinflußt ein Ausgangs-Schaltglied 24, das bei Erregung den Aufladeschalter 5 schließt. Ferner ist dem Thermostaten 14 ein Heizwiderstand 25 zugeordnet, der mit einem Vorwiderstand 2b in Reihe liegt, welcher durch den Bimetallschalter 12 überbrückt ist.There is a controller 13 in the room to be heated the one thermostat 14 with a sensor 15 and a movable contact 16 which occupy three positions can, namely a sub-temperature position in which it touches the fixed contact 17, a normal temperature position, which is illustrated in the drawing. and an overtemperature position. at which he the fixed contact 18 touches. The fixed contact 17 is on the one hand in the supply line to the fan 10 and on the other hand in a positive terminal 19 cmcs entrance Schaligh. .! it’s 20 eri> unden. I'm more negative Input 21 of the Fmgangs-Schaligliedes 20 is with the fixed contact 18 in connection. A lniegra; or 22 receives input signals via the input Shahghed 20 and from a temperature dependent !! Wideistancl 2Ü. the one with the core 8 of the storage heater 9 in thermally conductive connection sees. The output of the integrator 22 affects an output switching element 24, which closes the charging switch 5 when energized. Further a heating resistor 25 is assigned to the thermostat 14, which is in series with a series resistor 2b, which is bridged by the bimetal switch 12 is.
Bei dieser Einrichtung ergibt sich die lolgende Arbeitsweise: With this set-up, the following mode of operation results:
In der Zeichnung ist eine Betriebsstellung wählend der Entladezeil veranschaulicht, bei der die Raumtemperatur dem eingestellten Sollwert entspricht. Sinkt die Temperatur, so nimmt der Raumthermostat 14 die Untertemperatur-Stellung ein. Das Gebläse 10 beginnt zu laufen. Gleichzeitig wird diese Laufzeit über das Imgangs-Schaltglied 20 dem Integrator 22 zugelührt, wo diese Zeil integriert wird. Sobald der Sollwert der Raumtemperatur erreicht ist. kehrt der Thermostat in die gezeichnete Ruhestellung zurück. Wenn aus irgendeinem Grund die Raumtemperatur zu groß wird, geht der Raumthermostat in die Übertemperatur-Stellung und beeinflußt den negativen Anschluß 2! des Eingangs-Schaltgliedes 20. Demzufolge wird im Integrator 22 die Zeitdauer dieser Stellung mit negativem Vorzeichen integriert. Dies hat zur Folge, daß der vorhandene Wärmeiiberschuß bei der kommenden Aufladung berücksichtigt wird.In the drawing, an operating position is selected the discharge line is illustrated, in which the room temperature corresponds to the setpoint value. The Temperature, the room thermostat 14 assumes the low temperature position. The fan 10 starts to run. At the same time, this running time is via the input switching element 20 fed to the integrator 22, where this Zeil is integrated. As soon as the setpoint of the Room temperature is reached. the thermostat returns to the rest position drawn. If for any If the room temperature is too high, the room thermostat switches to the overtemperature position and affects the negative terminal 2! of the input switching element 20. As a result, the duration of this position in the integrator 22 has a negative sign integrated. As a result, the existing excess heat is taken into account for the next charge will.
Ferner wird der Integrator 22 kontinuierlich durch ein Signal vom temperaturabhängigen Widerstand 23 beeinflußt, dessen Meßwert ein Maß für die ungeregelt von der Speicherheizung 9 abgegebene Wärme darstellt. Infolgedessen wird auch diesel' Wert integriert und bei der nachfolgenden Aufladung berücksichtigt.Furthermore, the integrator 22 becomes continuous by a signal from the temperature-dependent resistor 23 influences, the measured value of which is a measure of the unregulated represents heat given off by the storage heater 9. As a result, this value is also integrated and taken into account in the subsequent top-up.
Wenn die gespeicherte Wärmemenge mein ausreicht, gibt bei eingeschaltetem Venlilator 10 die Speicherheizung 9 keine konstante Wärmemenge mehr ab. Infolgedessen sinkt die Temperatur im Austin iskanal II. und der Bimelallschalier 12 schließt. Dies hat zur Folge, daß der Heizwiderstand 25. der bisher wegen der Reihenschaltung mil dem Vorwidersland 26 nur schwach beheizt wurde, stärker beheizt wird. Diese Beheizung wirkt sich auf den Temperaturfühler 15 des Raumthermosiaten 14 aus. so daß der bewegliche Kon-If the stored amount of heat is sufficient for mine, When the fan 10 is switched on, the storage heater 9 no longer provides a constant amount of heat away. As a result, the temperature in the Austin Canal drops II. And the Bimelallschalier 12 closes. this has As a result, the heating resistor 25. the previous because of the series connection with the previous 26th was only slightly heated, is heated more strongly. This Heating affects the temperature sensor 15 of the room thermostat 14. so that the movable con
takt 16 früher in die gezeichnete Ncutralstellung zurückkehrt, als dies der Raumtemperatur entsprechen würde. Infolgedessen ist die wegen der sinkenden Gebläseluftleniperatur unverhältnismäßig lange Laufzeil des Ventilators 10 auf ein Maß verkürzt, das bei der Integration im Integrator 22 einen Endwert ergibt, der bei der nächsten Aufladung die Unterladung in der laufenden Enlladeperiodc und eine dem Wärmebedarf entsprechende Zusatzaufladung für die nächste EmIadcpcriodc berücksichtigt.bar 16 returns earlier to the drawn normal position, than would correspond to room temperature. As a result, it is because of the falling fan air temperature disproportionately long running line of the fan 10 shortened to a level that in the Integration in the integrator 22 results in a final value that will result in the undercharging in the current one at the next charge Charging periodc and an additional charging for the next heating period corresponding to the heat requirement taken into account.
Durch Einschalten des Zeitschalters 4 wird auch die Leitung 27 an Spannung gelegt. Sie wirkt derart auf die beiden Schahgliedcr 20 und 24, daß das Schallglied 20 unwirksam und das Schaltglicd 24 wirksam wird. Das hat zur Folge, daß der Aufladeschalier 5 geschlossen wird, bis der Integrator 22 den gespeicherten Wert restlos über das Ausgangs-Sehaltglied 24 abgegeben hat. Während dieser Zeil kann der Ventilator 10 bei Untertemperatur in Retrieb gesetzt werden. Wenn die Nicdrigtarifpcriode beendet ist und der Zeitschalter 4 öffnet, wird das Ausgangs-Schallglixl 24 unwirksam und das Fingangs-Schaltglicd 20 wieder wirksam gemacht, so daß eine neue Entladeperiodc mit IntegralionWhen the timer 4 is switched on, the line 27 is also connected to voltage. It affects them that way both Schahgliedcr 20 and 24 that the sound member 20 ineffective and the Schaltglicd 24 is effective. The has the consequence that the charging tray 5 is closed until the integrator 22 emits the stored value completely via the output signal element 24 has. During this time, the fan 10 can be put into operation if the temperature is too low. If the The non-tariff period has ended and the timer 4 opens, the output Schallglixl 24 is ineffective and the fingangs-Schaltglicd 20 made effective again, so that a new discharge periodc with integral ion
ίο der entsprechenden Daten beginnen kann.ίο the corresponding data can begin.
Die Integration braucht nicht elektrisch zu erfolgen; vielmehr kann dies auch mechanisch geschehen. Entsprechend können auch die .Schaltglieder 20 und 24 mechanisch aufgebaut sein.The integration does not have to be done electrically; rather, this can also be done mechanically. Accordingly The switching elements 20 and 24 can also be constructed mechanically.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
Claims (8)
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