DE8711042U1

DE8711042U1 - Regelgerät für Heizungsanlagen

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Publication number: DE8711042U1
Application number: DE8711042U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1986-08-29
Filing date: 1987-08-13
Publication date: 1987-12-03

Description

Ernst Bemme Anwaltsakte

Thingstraße 8 512-2 DE*-2

33^0 Salzgitter 1 Datum

12. August 1987

,-,__,.&ldquor;&ldquor;&ldquor; Telephon 0531-80079

Theodor-Heuss-Straße 2 . . .. . ... j _TeIex 0-952620grammd

D-3300 Braunschweig BundescepiJhJik" Deutschland::.'.- ·* Telefax 053&idiagr;-8&idiagr;297«&khgr;&pgr;&tgr;2+3)

Regelgerät für Heizungsanlagen

Die Neuerung betrifft ein Regelgerät für mit einem Außen^- temperaturfübler ausgestattete Heizungsanlagen, mit an seinem Gehäuse bedienbaren Einstellorganen für wenigstens zwei Schalttemperaturen, f

Heizungsanlagen mit einer Außentemperatursteuerung sind seit &ggr;

langer Zeit bekannt. In Abhängigkeit von der vom Außentemperatur- \

fühler gemessenen Außentemperatur wird bei diesen Anlagen &igr; regelmäßig die Vorlauftemperatur der Heizungsanlage gesteuert.

Durch die bei einer entsprechenden Außentemperatur mögliche j,

Absenkung der Vorlauftemperatur können zusätzliche Energieeinspa- \

rungen erzielt werden, auch wenn die Entnahme in den Wohnräumen |

gesteuert wird, beispielsweise durch Raumtemperaturfühler, die f

Heizkörperventile steuern. £

Es ist bekannt, den vom Außentemperaturfühler gemessenen Wert auch dazu zu benutzen, die Versorgung der Heizkörper mit Heizungswasser zu unterbrechen, wenn aufgrund einer hohen Außentemperatur keine Heizung benötigt wird.

Hierzu wird in einer bekannten Anlage die Umwälzpumpe der Heizungsanlage abgeschaltet. Hierdurch wird vermieden, daß dem noch im Betrieb befindlichen Kessel das warme Wasser entnommen

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wird, das sich beim Umpumpen durch die Leitungen abkühlen Würde, wodurch unnötige Energieverluste entstünden*

Durch die Centra-BürKle-Informationsschrift K2, Seite K2.85 K2.9O ist ein Reglerschalter bekannt, durch den die Heizungsanlage aufgrund der gemessenen Außentemperatur abgeschaltet wird, wenn die Außentemperatur eine erste Schalttemperatur überschreitet. Beim späteren Unterschreiten dieser Schalttemperatur erfolgt in der Schaltung keine Reaktion. Vielmehr wird eine sogenannte "gedämpfte Außentemperatur" gebildet, die offensichtlich durch Integration der gemessenen Außenteraperaturwerte entsteht. Diese Integration muß mit einer nicht unerheblichen Integrationszeit erfolgen, damit zwischen dem Unterschreiten der Temperatur durch die Außentemperatur und dem Abschaltzeitpunkt eine ausreichend lange Zeit vergeht. Um bei normalen Wohnhäusern eine aufgrund der Speicherfähigkeit des Gebäudes wünschenswerte Wiedereinschaltverzögerung zu erreichen, muß die Integration der Außentemperatur mit einer relativ großen Integrationskonstanten erfolgen. Dadurch entstehen bei normalen Außentemperaturschwankungen nur geringe Schwankungen der integrierten "gedämpften" Außentemperatur. Bei einem derartigen Signalverlauf lassen sioh einigermaßen zuverlässige Schaltzeitpunkte kaum oder nur mit großem Aufwand realisieren. Ein weiterer Nachteil des bekannten Regelgeräts besteht darin, daß bei starken Temperaturstürzen immer noch eine stark Verzögerte Reaktion der Heizungsanlage auftritt. In dieser Zeit findet eine unangenehme Abkühlung der Temperatur in den Wohnräumen über nicht träge Fassadenelemente, wie Fenster und Türen, statt. Die dabei erfolgende Auskühlung führt dazu, daß mit einer relativ großen Heizleistung anschließend wieder aufgeheizt werden muß, um normale Wohnraumtemperaturen zu erreichen. Ein derartiges Steuerungsverhalten hat eine extrem ungünstige Energiebilanz, so daß - jedenfalls in derartigen Fällen - der Erfolg der Energieeinsparung durch das Regelgerät zunichte gemacht wird.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, ein derartiges Regelgerät für eine Heizungsanlage so auszubilden, daß die Heizungsanlage in einem vorteilhaften Betrieb arbeitet, das Regelgerät mit einfachen und preiswerten Elementen ausgebildet sein kann und eine wünschenswerte Genauigkeit der Schaltfunktion erreichbar ist.

Diese Aufgabe wird mit einem Regelgerät der eingangs erwähnten Art gelöst, das folgende Merkmale aufweist:

- ein erster Schwellwertschalter für eine Abschaltung bei einer einstellbaren ersten Schalttemperatur

- ein zweiter Schwellwertschalter für eine Wiedereinschaltung, wobei die Wiedereinschaltung mit Zeitabstand nach dem

,Unterschreiten einer zweiten Schalttemperatur durch die mit dem Außenteraperaturfühler gemessene Außentemperatur erfolgt

eine Verzögerungsschaltung, die durch den zweiten Schwellwertschalter gestartet wird, deren Verzögerungszeit einstellbar ist und die die Wiedereinschaltung bewirkt, wenn nicht während der Verzögerungszeit die gemessene Temperatur eine vorgegebene Schalttemperatur wieder überschreitet und

ein dritter Schwellwertschalter zum unmittelbaren Wiedereinschalten, dessen Schalttemperatur wesentlich unter der zweiten Schalttemperatur liegt.

Der erfindungsgemäße Reglerschalter ist insbesondere für eine vollständige Abschaltung der Heizungsanlage bei hohen Außentemperaturen geeignet. In diesem Fall wird auch der Heizkessel abgeschaltet, was insbesondere in Sommermonaten über eine lange Zeit möglich ist und bisher häufig manuell durchgeführt wurde, wenn die für die Heizungsanlage zuständige Bedienperson daran gedacht hatte. Der erfindungsgemäße Reglerschalter führt jedoch

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auch in Übergangszeiten zu einer erheblichen Energieeinsparung. Durch die Steuerung einer Verzögerungsschaltung aufgrund des zweiten Schwellwertschalters wird nämlich die Wiedereinschaltung der Heizungsanlage nicht unmittelbar, sondern erst nach einer einstellbaren Verzögerungszeit durchgeführt, wenn die gemessene Temperatur die zweite Schalttemperatur unterschritten hat. Steigt während der Verzögerungszeit die gemessene Temperatur wieder über die erste Schalttemperatur an, findet keine Wiedereinschaltung der Heizungsanlage statt. Diese Steuerung ist sinnvoll, weil nach einer hohen Außentemperatur ein vorübergehender Temperaturabfali nicht die Wiedereinschaltung der Heizung erzwingt, weil das Gebäude noch ausreichend Energie gespeichert hat. Die Verzögerungszeit kann beispielsweise so eingestellt sein, daß eine Nachtabkühlung erst dann zu einer Wiedereinschaltung der Heizungsanlage führt, wenn die Tagestemperatui- nach einer gewissen Zeit die erste Schaltteraperatur nicht wieder überschritten hat. Eine hierfür geeignete Verzögerungszeit beträgt beispielsweise zwölf Stunden. Allerdings wird die geeignete Verzögerungszeit von der jeweiligen Bausubstanz und Bauweise des Gebäudes abhängen, in dem sich die Heizungsanlage befindet. Dicke Mauerwände haben naturgemäß ein höheres Wärmespeichervermögen als dünnere Wände auf Holzbasis, wie sie in Fertighausbauten Verwendung finden.

Auch bei kürzeren Verzögerungszeiten werden unnötige Wiedereinschaltungen der Heizungsanlage, beispielsweise durch kurzzeitige Gewitterabkühlungen an warmen Sommertagen, verhindert.

Der erfindungsgemäße Reglerschalter weist einen zusätzlichen dritten Schwellwertschalter auf, dessen Schalttemperatur wesentlich unter der Schalttemperatur des zweiten Schwellwertschalter^ liegt. Der dritte Schwellwertschalter schaltet bei Unterschreiten seiner Schalttemperatur durch die gemessene Außentemperü. ■.■" ^:ie Heizungsanlage unverzögert ein. Er hat die Aufgabe, bei sehr starken Temperaturstürzen, die zu einer schnellen Auskühlung des

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Hauses führen können, die Heizungsanlage einzuschalten, ohne daß die Verzögerungszeit der durch den zweiten Schwellwertschalter gestarteten Verzögerungsschaltung abgewartet werden muß.

Der erfindungsgemäße Reglerschalter erlaubt mit einem geringen Aufwand und einem einfachen Aufbau eine wesentliche Energieeinsparun^, insbesondere in Übergangszeiten, wobei der Heizkomfort nicht eingeschränkt wird. Der Reglerschalter reagiert in sinnvoller Weise auf die möglichen Umwelteinflüsse und vermeidet in praktisch allen Fällen unnötige und energieintensive Wiedereinschaltungen der Heizungsanlage. Dadurch wird es möglich, die Heizungsanlage total abzuschalten, um dadurch die sonst für den Betrieb des Brenners erforderliche Energie einzusparen.

Für manche Anwendungsfälle kann es vorteilhaft sein, wenn auch der erste Schwellwertschalter eine Verzögerungsschaltung steuert. Dies wird regelmäßig aber nur bei sehr niedrig eingestellten ersten Schalttemperaturen der Fall sein. In den übrigen Fällen schadet die gegebenenfalls kurzfristige Abschaltung der Heizungsanlage nicht.

Die Verhinderung der Wiedereinschaltung der Heizungsanlage durch eine während der Verzögerungszeit über die erste Schalttemperatur angestiegene Außentemperatur wird zweckmäSigerweise dadurch erreicht, daß der erste Schwellwertschalter die Verzögerungsschaltung zurückstellt. Dieses Zurückstellen wird regelmäßig schlagartig erfolgen. Es ist jedoch auch denkbar, die Rückstellung mit einer langsamen Geschwindigkeit vorzunehmen, um bei einer nach kurzer Zeit wieder erfolgenden Temperaturabsenkung die noch verbleibende Verzögerungszeit der Verzögt rungsschaltung kürzer zu gestalten als nach einer vollständigen Rückstellung. Eine derartige Anordnung kann in der Situation sinnvoll sein, in der nach einer Nachtabkühlung eine kurzzeitige Tageserwärmung über die erste Schaltteniperatur hinaus erfolgt, dann aber eine Wetterverschlechterung einsetzt. Die Wände des Hauses werden

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möglicherweise durch die Nachtabkühlung so weit abgekühlt sein, daß sie sich durch die kurzzeitige Tageserwärmung nicht wieder aufheizen und daher nicht in der Lage sind, die anschließende Abkühlung für die eingestellte volle Verzögerungszeit zu kompensieren.

Schaltungstechnisch können der erste und der zweite Schwellwertschalter in einfacher Weise durch einen einzigen Schwellwertschalter mit einer Schalthysterese gebildet sein, dessen Einschalttemperatur die zweite Schalttemperatur und dessen Ausschalttemperatur die erste Schalttemperatur ist. Dieser, die Funktionen des ersten und des zweiten Schwellwertschalters zusammenfassende Schwellwertschalter liegt funktionell parallel zum dritten Schwellwertschalter, der praktisch hysteresefrei oder aber auch mit einer Hysterese arbeiten kann, wobei die Ausschalttemperatur des dritten Schwellwertschalters gleich oder niedriger sein muß als die Ausschalttemperatur des gemeinsamen Schwellwertschalters. Die Schalthysterese des den ersten und zweiten Schwellwertschalter zusammenfassenden Schwellwertschalter ist einstellbar, so daß die erste Schalttemperatur im Bezug auf die zweite Schalttemperatur einstellbar ist.

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Die Erfindung soll im folgenden anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Es zeigen:

!5 Figur 1

ein Blockschaltbild eines an einen Außentemperaturfühler angeschJossenen Reglerschalters

Figur 2 eine schematische Darstellung der schaltungs- : mäßigen Verkopplung der die Heizungsanlage &iacgr;

steuernden Schalter

Figur 3 ein Diagramm mit drei exemplarischen Temperatur-i verlaufen. |

In Figur 1 ist an einen Außentemperaturfühler AT eine Meß-'schaltung MS angeschlossen, an deren Ausgängen ein der gemessenen Außentemperatur proportionales Signal ansteht. Mit dem Ausgang der Meßschaltung MS sind drei Schwellwertschalter S1, S2, S3 verbunden, die bei entsprechenden Schalt temperaturen T1, T2, T3 einen Schaltvorgang auslösrn. Die erste Schalttemperatur T1 kann beispielsweise bei 23^e liegen. Wird diese Schalttemperatur TI durch die Außentemperatur überschritten, öffnet der Schwellwertschalter einen Schalter S11.

Unterschreitet die Außentemperatur eine Schalttemperatur T2, die unterhalb der ersten Schalttemperatur T1 liegt, schaltet der Schwellwertschalter S2, wodurch eine V>rzögerungsschaltung VS gestartet wird. Nach Ablauf der einstellbaren Verzögerungs-zeit VZ wird ein Schalter S21 geschlossen wenn nicht die Verzögerungsschaltung VS durch den Schwellwertschalter S1 zurückgestellt worden ist.

Beim Unterschreiten einer dritten Schalttemperatur T3 durch die gemessene Außentemperatur schließt der Schwellwertschalter S3 einen sehalter S31. Dia dritte Schaltteffiperatur

T3 liegt wesentlich unter der zweiten Sc"halttemperatur T2. Beispielsweise kann die zweite Schalttemperatur T2 bei 19° und die dritte Schalttemperatur T3 bei 12° Außentemperatur liegen.

Figur 2 verdeutlicht, daß die Schalter S21 und S31 parallel zueinander und gemeinsam in Serie mit dem Schalter S11 geschaltet sind. Öffnet der Schwellwertschalter S1 den Schalter S11,wird die Stromversorgung für die Spule eines Relais R unterbrochen. Wird die erste Schalttemperatur j. I durch die Außentemperatur unterschritten, schließt der Schalter SIl. Eine Wiedereinschaltung der Heizungsanlage HA findet jeüoch noch nicht statt, da die Schalter S21 und S31 noch geöffnet : sind. Erst beim Unterschreiten der zweiten Schalttemperatur T2 durch die Außentemperatur, die dann während der Verzöge- &iacgr; rungszeit VZ der Verzögerungsschaltung VS die erste Schalt- | "temperatur T1 nicht wieder überschreitet, schließt der Schalter S21, so daß über die nun geschlossenen Schalter S11 , und S21 ein Strom aus der Spannungsquelle U durch die Spule des Relais R fließen kann, wodurch das Relais die Heizungsanlage HA einschaltet.

• Wird innerhalb der Verzögerungszeit VZ der Verzögerungsschaltung VS die dritte Schalttemperatur T3 durch die Außen- \ ;25 temperatur unterschritter, schließt der Kontakt S31, so daß j bereits vor Ablauf der Verzögerungszeit der Strom über die \ Schalter S11 und S31 durch das Relais R fließen kann und die Heizungsanlage HA eingeschaltet wird.

in Figur 3 ist auf der Abszisse die Zeit und auf der Ordi- ! nate die Temperatur dargestellt. Die drei Schalttemperaturen

TI , T2 und T3 sind mit waagerechten stri<~hlierten Linien an- ! gedeutet. Ein punktiert dargestellter Temperaturverlauf A

Verdeutlicht den Fall einer relativ kurzen Temperatnrab-'35 Senkung. Schneidet die Außentemperatur die Linie T2 der

zweiten Schalttemperatur, beginnt die Verzögerungszeit VZ jsu laufen. In dem Temperaturverlauf A überschreitet die

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Außentemperatur innerhalb der Verzögerungszeit VZ die erste
Schalttemperatur T1, wodurch die VerzogerungssGhaltung VS
zurückgestellt wird, so daß kein Schaltvorgang vorgenommen
wird. Die abgeschaltete Heizungsanlage bleibt ausgeschaltet,
da für diesen Fall eine Wiedereinschaltung nicht erforderlieh ist.

Ein Temperaturverlauf B ist strichpunktiert in Figur 3 dargestellt. Die Außentemperatur fällt unter die zweite j Schalttemperatur T2 ab, wodurch die Verzögerungszeit zu ' laufen beginnt. Da die Außentemperatur am Ende der Verzögerungszeit nicht über die erste Schalttemperatur T1 angestiegen ist, findet am Ende der Verzögerungszeit VZ ein ' Schaltvorgang für den Schalter S21 statt. Da der Schalter ■ S)1 beim Unterschreiten der ersten Schalttemperatur T1
bereits geschlossen worden ist, wird die Heizungsanlage
- HA beim Schließen des Schalters S21 eingeschaltet .

Nach dem Einschalten der Heizungsanlage HA steigt der Temperaturverlauf der Kurve B wieder an und überschreitet die | erste Schalttemperatur T1. Am Schnittpunkt der Auftentemperaturkurve B mit der ersten Schalttemperatur öffnet der '■

Schalter S11, wodurch die Heizungsanlage HA wieder abge- j schaltet wird. i

Ein mit einer durchgezogenen Linie dargestellter Temperatur-; verlauf C charakterisiert einen schnellen Temperatursturz. : Nach dem Unterschreiten der zweiten Schalttemperatur T2 j wird innerhalb der Verzögerungszeit VZ auch die dritte j Schalttemperatur T3 durch die Außentemperatur unterschritten. Beim Zeitpunkt des Unterschreitens der dritten Schalttemperatur T3 schließt der Schalter S31 und sorgt zusammen , mit dem geschlossenen Schalter S11 für die Einschaltung
der Heizungsanlage HA noch vor Ablauf der Verzögerungszeit. .

Der erfindungsgemäße Reglerschalter ist einfach aufgebaut

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und bewirkt mit einem geringen Aufwand eine sinnvolle Steuerung der Heizungsanlage MA zum Zwecke der Energieeinsparung, wobei die Heizungsanlage total ein- und ausgeschaltet Werdefi kann ^

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Claims

ausgestattete Heizungsanlagen (HA),mit an seinem Gehäuse bedienbaren Einstellorganen für wenigstens zwei Schalttemperaturen (T1, T2) mit folgendes Merkmalen:

ein erster Schwellwertschalter (S1) für eine Abschaltung bei einer einstellbaren ersten Schalttemperatur (T1)

ein zweiter Schwellwertschalter (S2) für eine Wiedereinschaltung, wobei die Wiedereinschaltung mit Zeitabstand nach dem Unterschreiten einer zweiten Schalttemperatur (T2) durch die mit dem Außentemperaturfühler (AT) gemessene Außentemperatur erfolgt

eine Verzögerungsschaltung (VS), die durch den zweiten Schwellwertschalter (S2) gestartet wird, deren Verzögerungszeit (VZ) einstellbar ist und die die Wiedereinschaltung bewirkt, wenn nicht während der Verzögerungszeit (VZ) die gemessene Temperatur eine vorgegebene Schalttemperatur (T1) wieder überschreitet und

Theodor-

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0*3300 Braunschweig Bundesrepublik" Deutschland:!.:.' .^:

Telephon 0531-80079
Telex 0-952620 grammd Telefax 0531-81297 (CCITT2+3)

ein dritter Schwellwertschalter (S3) zum unmittelbaren Wiedereinschalten, dessen Schalttemperatur (T3) wesentlich unter der zweiten Schaittemperatur (T2) liegt.
2. Regelgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Schaittemperatur (T2) niedriger liegt als die erste Schalttemperatur (T1).
3. Regelgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch geker".zeichnet, daß die vorgegebene Schaittemperatur die erste Schaittemperatur (T1) ist.
4. Regelgerät nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerungsschaltung (VS) durch den ersten Schwellwertschalter (S1) rückstellbar ist.
5. Regelgerät nach einem der Ansprüche 1 bis H, dadurch gekennzeichnet, daß er die Heizungsanlage (HA) total abschaltet und wieder einschaltet.
6. Regelgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß auch der erste Schwellwertschalter (S1) eine Verzögerungsschaltung steuert.
7. Regelgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und der zweite Schwellwertschalter (T1, T2) durch einen einzigen Schwellwertschalter mit einer Schalthysterese gebildet ist, dessen Einschalttemperatur die zweite Schaittemperatur (T2) und dessen Ausschalttemperatur die erste Schaittemperatur (T1) ist.

Patentanwälte
Gramm + Lins
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