DE2539065C3 - Aufladeeinrichtung fur eine elektrische Speicherheizung - Google Patents
Aufladeeinrichtung fur eine elektrische SpeicherheizungInfo
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Description
tung für eine elektrische Speicherheizung mit einer Schaltvorrichtung, die vom Ladezustand des Speichers,
insbesondere von dessen Kerntemperatur, beeinflußt ist und einen Aufladeschalter betätigt.
(DE-PS 15 79 706), mittels eines Kerntemperaturfühlers die Restwärme des Speicherkerns und mittels eines
Außentemperaturfühlers den zu erwartenden Wärmebedarf festzustellen und dann aus beiden Größen die
Aufladezeit zu bestimmen. Dies führt zu ungenauen
Es ist ferner bekannt (DE-OS 22 17 068), den über den
Tag vorhandenen Wärmebedarf des zu beheizenden Raumes als Strom abzubilden, diesen Strom zu
integrieren und den zu Beginn der Niedrigtarifperiode
erzielten Integrationswert durch einen konstanten
Abfragestrom wieder aufzulösen, wobei die Abfragezeit zur Festlegung der Aufladezeit benutzt werden kann.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Aufladeeinrichtung der eingangs beschriebenen Art
anzugeben, die mit sehr einfachen Mitteln eine den Wärmebedarf sehr genau angepaßte Aufladung ermöglicht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Vergleicher, der durch einen Vergleich zwischen
einem dem vorhergehenden maximalen Ladezustand entsprechenden ersten Signal und einem dem augenblicklichen Ladezustand entsprechenden zweiten Signal
ein Steuersignal zum Betätigen der Schaltvorrichtung bildet, und durch eine Korrekturvorrichtung mit der das
Steuersignal durch ein Korrektursignal modifiziert wird, das von mindestens einer die Entladung beeinflussenden
Kenngröße abhängig ist.
Bei dieser Aufladeeinrichtung wird der jeweilige Aufladeendwert dadurch bestimmt, daß von dem
Aufladeendwert in der vorhergehenden Aufladeperiode ausgegangen und dieser, falls erforderlich, durch weitere
Kenngrößen modifiziert wird. Wenn keine Änderungen in der Außentemperatur, der Raumtemperatur u. dgl.
eintreten, wird lediglich die während der Entladeperio
de entnommene Wärme ersetzt. Dies ist erreicht, wenn
der durch das zweite Signal dargestellte augenblickliche Ladezustand den durch das erste Signal dargestellten
maximalen Ladezustand der vorhergehenden Auflade-
periode erreicht hat Ein derartiger Vergleich ist sehr
einfach durchzuführen. Auch wenn sich die für die Entladung maßgebenden Kenngrößen geändert haben
sollten, gibt die beschriebene Aufladung nach Maßgabe des Wärmeverbrauchs in der vorangehenden Entladeperiode
ein grobes Abbild der in der kommenden
Entladeperiode zu erwartenden Wärmeentnahme. Daher genügen in der Regel verhältnismäßig kleine
Korrekturen zur Bestimmung eines neuen maximalen Ladezustände, der dann seinerseits wiederum als
Bezugsgröße für die nächstfolgende Aufladung dient. Da die Korrekturen erst für einen am Ende der
Aufladeperiode liegenden Aufladeendwert eine Rolle spielen, können auch noch aktuelle, während der
Aufladung auftretende, die Entladung beeinflussende Kenngrößen, wie die Außentemperatur, berücksichtigt
werden.
Eine bevorzugte Ausführung ist ausgezeichnet durch eine erste Meßvorrichtung, welche die Kerniemperatur
am Ende der Aufladung mißt, und einen Meßwertspeicher, welche dieses Meßergebnis speichert, zur Abgabe
des ersten Signals und durch eine zweite Meßvorrichtung, welche die Kerntemperatur kontinuierlich mißt,
zur Abgabe des zweiten Signals. Hierbei wird auf sehr einfache Weise die Kerntemperatur zur Darstellung des
Ladezustandes benutz, und das erste Signal gespeichert.
Eine besonders einfache Konstruktion ergib sich, wenn ein von der Kerntemperatur beeinflußtes
Ausdehnungsglied als zweite Meßvorrichtung und ein am Ende der Aufladung damit kuppelbarer, arretierbs.-rer
Mitnehmer als erste Meßvorrichtung und Meßwertspeicher vorgesehen ist Lediglich ein Ausdehnungsglied
sorgt dann für beide Messungen.
Des weiteren kann das Ausdehnungsglied und der Mitnehmer je einen Potentiometerabgriff tragen sowie
mit je einem Eingang des Vergleichers verbunden sein. Auf diese Weise werden die Temperaturmeßwerte in
Spannungen umgesetzt, die unmittelbar miteinander verglichen werden können.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die Schaltvorrichtung ein Relais, das zwischen einem
Niedrigtarif schalter und dem Aufladeschalter an die
Netzzuleitung angeschlossen ist, und der Aufladeschalter ist ein Umschalter, der in seiner Ruhestellung eine
magnetische Kupplung für den Mitnehmer über einen Kondensator an die Netzzuleitung legt. Infolge des
Kondensators gibt der Umschalter, wenn er am Ende der Aufladezeit in seine Ruhestellung zurückgeht, einen
Stromimpuls an die magnetische Kupplung, durch die der Mitnehmer in die der Kerntemperatur zu diesem
Zeitpunkt entsprechende Stellung verlagert wird.
Des weiteren ist es günstig, wenn der Vergleicher die Schaltvorrichtung betätigt, wenn die beiden Meßergebnisse
eine vorgegebene Differenz aufweisen, und wenn die Koirekturvorrichtung diese Differenz festlegt.
Mit besonderem Vorteil ist dafür gesorgt, daß der Vergleicher ein elektrischer Vergieicher ist und
wenigstens ein Eingang über eine Summicrschaltung gespeist wird, die einerseits vom ersten oder zweiten
Signal und andererseits von einem von der Korrekturvorrichtung abgegebenen Korrektursignal versorgt ist.
In der Summierschaltung wird das Korrektursignal von einem der Kerntemperatur-Meßergebnisse abgezogen
oder zu ihm hinzugefügt. Infolgedessen spricht der Vergleicher erst an, wenn zwischen den beiden
Meßergebnissen eine Differenz vorhanden ist. Diese Differenz kann durch das Korrektursignal geändert
Das Korrektursignal kann beispielsweise durch die Spannung an einem elektrischen Speicher, z. B. einem
Kondensator, gebildet sein, der über ein Kenngrößennetzwerk aufladbar und über Widerstände entladbar ist
Das Kenngrößen-Netzwerk kann einen von der Raumtemperatur abhängigen Zwei-Stellungs-Thermostatschalter
in Reihe mit einem festen Widerstand aufweisea Es kann auch einen von der Kerntemperatur
abhängigen Widerstand aufweisen. Verwendbar ist auch
ίο ein von der Außtentemperatur abhängiger Widerstand
Bei Wechselstromspeisung des Kenngrößennetzwerks kann der Thermostatschalter und der von der
Kerriteir.peratur abhängige Widerstand mit einer Diode
und der von der Außtentemperatur abhängige Wider-
is stand mit einer entgegengesetzt gepolten Diode in
Reihe liegen. Auf diese Weise ergibt sich am Kondensator eine Spannung, die mit Hilfe des
Thermostatschalters und des von der Kerntemperatur abhängigen Widerstandes aufgebaut und mittels des von
der Außentemperatur abhängigen Widerstandes abgebaut wird. Bei Verwendung von NTC-Widerständen ist
die Spannung am Kondensator um so größer, je länger der Thermostatschalter jeweils eingeschaltet, je höher
die Kerntemperatur und je niedriger die Außentemperaturist.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher
er'äutert.
Eine Speicherheizung 1 weist1 einen Speicherkern 2 auf, dem mittels eines Heizwiderstandes 3 Wärme zugeführt wird und der durch Konvektion und Strahlung ungeregelt sowie mit Hilfe eines Gebläses 4 geregelt Wärme abgibt Die Stromversorgung erfolgt mittels eines Wechselstromnetzes, dessen Phasenleitung an die Klemme 5 und dessen Nulleiter an die Klemme 6 angeschlossen ist. In der Netzzuleitung 7 zum Heizwiderstand 3 befindet sich ein Niedrigtarifschalter 8, der durch eine Zeituhr nur während der Niedrigtarifperioden geschlossen wird, ein als Umschalter ausgebildeter Aufladeschalter 9 und ein Schalter 10, der bei Übertemperatur im Kern 2 öffnet. Das Gebläse 4 wird mittels eines Thermostatschalters 11 geschaltet, dessen Fühler 12 der Raumtemperatur ausgesetzt ist.
Eine Speicherheizung 1 weist1 einen Speicherkern 2 auf, dem mittels eines Heizwiderstandes 3 Wärme zugeführt wird und der durch Konvektion und Strahlung ungeregelt sowie mit Hilfe eines Gebläses 4 geregelt Wärme abgibt Die Stromversorgung erfolgt mittels eines Wechselstromnetzes, dessen Phasenleitung an die Klemme 5 und dessen Nulleiter an die Klemme 6 angeschlossen ist. In der Netzzuleitung 7 zum Heizwiderstand 3 befindet sich ein Niedrigtarifschalter 8, der durch eine Zeituhr nur während der Niedrigtarifperioden geschlossen wird, ein als Umschalter ausgebildeter Aufladeschalter 9 und ein Schalter 10, der bei Übertemperatur im Kern 2 öffnet. Das Gebläse 4 wird mittels eines Thermostatschalters 11 geschaltet, dessen Fühler 12 der Raumtemperatur ausgesetzt ist.
In den Speicherkern 2 ist ein Ausdehnungsglied 13 eingesetzt, das einen Stab 14 aufweist, welcher an einem
in den Kern 2 eingesetzten Rohr 15 befestigt ist Er trägt einen Abgriff 16, der auf einem Potentiometer 17
schleift, das mit einer festen Spannung U versorgt ist Ein weiterer Abgriff 18 befindet sich an einem
Mitnehmer 19, der durch eine Feder 20 fest gegen das Potentiometer 17 gedrückt wird. Der Mitnehmer ist
zwischen zwei Federn 21 in einer Aussparung 22 des Stabes 14 gehalten. Ihm ist eine elektromagnetische
Kupplung 23 zugeordnet, bei deren Erregung die Kraft der Feder 20 überwunden wird und der Mitnehmer sich
in eine durch die Federn 21 vorgegebene Mittelstellung mit Bezug auf die Aussparung 22 bewegt. Die Kupplung
23 ist über einen Kondensator 24 mit dem Ruhekontakt des Umschalters 9 verbunden. Wenn der Umschalter am
Ende der Aufladezeit in die veranschaulichte Ruhelage geht, erhält die Kupplung 23 einen sie kurzzeitig in
Betrieb setzenden Stromstoß.
De·· Umschalter 9 wird durch ein Relais 25 betätigt,
das an den Ausgang eines Vergleichers 26 angeschlossen ist. Den beiden Eingängen 27 und 28 des
Vergleichers 26 werden über je einen Widerstand R I und R 2 erste und zweite Signale in der Form der
zugeführt, weiche von den Abgriffen 16
und 18 am Potentiometer 17 abgefühlt werden. Der Ausgangsstrom des Vergleichers 26 bildet ein Steuersignal
für die Schaltvorrichtung 25. Bei der bis hierher beschriebenen Schaltung würde der Vergleicher 26
ansprechen, wenn die Abgriffe 16 und 18 sich auf gleicher Höhe befinden, also wenn die Kerntemperatur
denselben Wert erreicht hat wie am Ende der letzten Aufladeperiode.
Eine Korrekturvorrichtung 29 ist vorgesehen, um den Endwert der Kerntemperatur dem Bedarf besser
anzupassen. Zu diesem Zweck ist ein Kondensator CI vorhanden, dessen Spannung am Punkt A über
Widerstände R 3 und Λ 4, die zusammen mit dem Widerstand R 2 eine Summierschaltung bilden, auf den
Eingang 27 des Vergleichers wirkt. Der Kondensator C2 wird über einen Widerstand R 5 und eine Diode D1
immer dann aufgeladen, wenn der Thermostatschalter 11 geschlossen ist. Je länger die Einschaltdauer, um so
größer der Wärmebedarf und um so höher die Aufladung am Punkt A. Ein temperaturabhängiger
Widerstand R 6, welcher der Kerntemperatur ausgesetzt ist, berücksichtigt die dauernd durch Strahlung und
Konvektion ungeregelt abgegebene Wärmemenge in ähnlicher Weise. Entladen wird der Kondensator C2
einerseits über die Widerstände R 3 und /?4 und andererseits über eine Diode D 2 und einen der
Außentemperatur ausgesetzten temperaturabhängigen Widerstand R 7. Zweckmäßigerweise sind die Widerstände
Λ 6 und R 7 NTC-Widerstände. Die Spannung
am Punkt A ist dann um so höher, je langer der Thermostatschalter 11 geschlossen ist, je höher die
Kerntemperatur ist und je niedriger die Außentemperatur ist.
Die Aufladeeinrichtung arbeitet in folgender Weise. Der Mitnehmer 19 hat die Endtemperatur bei der
letzten Aufladung gespeichert. Durch geregelte Wärmeabgabe mittels des Gebläses 4 und durch ungeregelte
Wärmeabgabe infolge Strahlung und Konvektion gibt der Speicherkern 2 Wärme ab. Die Kerntemperatur
sinkt infolgedessen. Infolgedessen bewegt sich der Abgriff 16 des Stabes 14 nach oben. Wenn zu Beginn der
nächsten Niedrigtarifperiode der Schalter 8 eingeschaltet wird, zieht das Relais 25 sofort an und legt den
Aufladeschalter 9 in die Arbeitsstellung, weil das am Eingang 28 des Vergleichers 26 vom Abgriff 16 des
Mitnehmers 19 her stammende Eingangssignal ein anderes ist als das am Eingang 27 anliegende Signal. Die
beiden Eingangswerte nähern sich einander, wenn durch die Beheizung des Kerns 2 die Kerntemperatur wieder
ansteigt. Der genaue Endwert, bei dem das Relais 25 wieder abfällt, ist erreicht, wenn die Differenz zwischen
den Spannungen an den Abgriffen 16 und 17 einen Wert hat, der durch die Spannung arn Punkt A vorgegeben ist.
Diese Spannung wird noch während der Aufladung durch verschiedene äußere Einflüsse, nämlich die
derzeitige Wärmeabgabe und die Außentemperatur, korrigiert. Wenn der Aufladeschalter 9 in die Ruhestellung
zurückkehrt, wird die Kupplung 23 kurzzeitig erregt. Infolgedessen wird der Anpreßdruck durch die
Feder 20 gelöst, und der Mitnehmer kann in die dem derzeitigen Endwert der Kerntemperatur entsprechende
Mittellage verlagert werden. Alsdann wird er dort durch die Feder 20 erneut arretiert, um das Temperaturmeßergebnis
bis zur nächsten Aufladung zu speichern.
Es ist auch möglich, die Meßvorrichtungen für den Ladezustand und den Meßwertspeicher rein elektrisch
auszubilden. Der Korrektureinfluß kann auch auf andere Weise geltend gemacht werden, beispielsweise
durch einen Eingriff im Vergleicher selbst Statt des Kondensators C2 kann auch ein anderes elektroni:ches
Bauelement verwendet werden, das eine in Abhängigkeit von der Auf- und Entladung abhängige Spannung
hat, beispielsweise eine sogenannte »Memoriode«.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (12)
1. Aufladeeinrichtung für eine elektrische Speicherheizung mit einer Schaltvorrichtung, die
vom Ladezustand des Speichers, insbesondere von dessen Kerntemperatur, beeinflußt ist und einen
Aufladeschalter betätigt, gekennzeichnet durch einen Vergleicher (26), der durch einen
Vergleich zwischen einem dem vorhergehenden maximalen Ladezustand entsprechenden ersten
Signal und einem dem augenblicklichen Ladezustand entsprechenden zweiten Signal ein Steuersignal zum
Betätigen der Schaltvorrichtung (25) bildet, und durch eine Korrekturvorrichtung (29) mit der das
Steuersignal durch ein Korrektursignal modifiziert wird, das von mindestens einer die Entladung
beeinflussenden Kenngröße abhängig ist
2. Aufladeeinrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine erste Meßvorrichtung (19),
welche die Kerntemperatur am Ende der Aufladung mißt, und einen Meßwertspeicher (19), welche dieses
Meßergebnis speichert, zur Abgabe des ersten Signals und durch eine zweite Meßvorrichtung (14),
welche die Kerntemperatur kontinuierlich mißt, zur Abgabe des zweiten Signals.
3. Aufladeeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein von der Kerntemperatur
beeinflußtes Ausdehnungsglied (14) als zweite Meßvorrichtung und ein am Ende der Aufladung
damit kuppelbarer, arretierbarer Mitnehmer (19) als erste Meßvorrichtung und Meßwertspeicher vorgesehen ist.
4. Aufladeeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausdehnungsglied (14) und
der Mitnehmer (19) je einen Potentiometerabgriff (16, 18) tragen sowie mit je einem Eingang des
Vergleichers (26) verbunden sind.
5. Aufladeeinrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltvorrichtung
(25) ein Relais ist, das zwischen einem Niedrigtarifschalter (8) und dem Aufladeschalter (9) an die
Netzzuleitung angeschlossen ist, und daß der Aufladeschalter ein Umschalter ist, der in seiner
Ruhestellung eine magnetische Kupplung (23) für den Mitnehmer (19) über einen Kondensator (C 1) an
die Netzzuleitung legt.
6. Aufladeeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der
Vergleicher (26) die Schaltvorrichtung (25) betätigt, wenn die beiden Meßergebnisse eine vorgegebene
Differenz aufweisen, und daß die Korrekturvorrichtung (29) diese Differenz festlegt.
7. Aufladeeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der
Vergleicher (26) ein elektrischer Vergleicher ist und wenigstens ein Eingang über eine Summierschaltung
(R2, R 3, R4) gespeist wird, die einerseits vom
ersten oder zweiten Signal und andererseits von einem von der Korrekturvorrichtung (29) abgegebenen Korrektursignal versorgt ist.
8. Aufladeeinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Korrektursignal durch die
Spannung an einem elektrischen Speicher, z. B. einem Kondensator (Cl), gebildet ist, der über ein
Kenngrößennetzwerk (30) aufladbar und über Widerstände (R 3, R 4) entladbar ist.
9. Aufladeeinrichtung nach Anspruch 8, dadurch eekennzeichnet. daß das Kennerößen-Netzwerk
(30) einen von der Raumtemperatur abhängigen Zwei-Stellungs-Thermostatschalter (11) in Reihe mit
einem festen Widerstand (R 5) aufweist
10. Aufladeeinrichtung nach Ansprüche oder 9,
dadurch gekennzeichnet, daß das Kenngrößen-Netzwerk (30) einen von der Kerntemperatur
abhängigen Widerstand (R 6) aufweist
11. Aufladeeinrichtung nach einem der Anspruches bis 10, dadurch gekennzeichnet daß das
Kenngrößen-Netzwerk (30) einen von der Außentemperatur (R 7) abhängigen Widerstand aufweist
12. Aufladeeinrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß bei
Wechselstromspeisung des Kenngrößen-Netzwerkes (30) der Thermostatschalter (11) und der von der
Kerntemperatur abhängige Widerstand (R 6) mit einer Diode (D 1) und der von der Außentemperatur
abhängige Widerstand (R 7) mit einer entgegengesetzt gepolten Diode (D 2) in Reihe liegen.
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ID=5955429
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