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Elektrische Regeleinrichtung zur in Abhängigkeit von mindestens einer Führungsgrösse gemäss einer Führungsfunktion erfolgenden
Regelung der Vorlauftemperatur
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temperatur beeinflussenden Vorlauffluidums.
Durch derartige Regeleinrichtungen wird über die Regelung der Vorlauftemperatur die Raumtempera- turgesteuert. Damit hiebei dieRaumtemperatur ungefähr der gewünschten Steuergrösse bzw. der gewünschten zeitlichen oder sonstigen Steuerfunktion entspricht, muss die Führungsfunktion auf die betreffende Heizungsanlage und das beheizte Gebäude abgestimmt sein. Bei den meisten Regeleinrichtungen dieser Art entspricht die Führungsgrösse der Aussentemperatur. In diesem Fall ist die Führungsfunktion näherungsweise eine Gerade, die sogenannte Abhängigkeitsgerade. Durch Veränderung der Steigung dieser Abhängigkeitsgeraden kann die Führungsfunktion den besonderen Eigenschaften der betreffenden Heizungsanlage und dem beheizten Gebäude angepasst werden.
Ferner ist es auch erwünscht, den Steuer-Wert der Raumtemperatur einstellen bzw. verstellen zu können. Dies kann durch geeignete Verschiebung der Abhängigkeitsgeraden erfolgen. Es ist also im allgemeinen eine zweiparametrige Einstellbarkeit der Führungsfunktion erforderlich.
Bei einer bekannten elektrischen Regeleinrichtung der vorgenannten Art weist der Regler eine elek- trische Brücke auf, die vier paarweise inReihe geschaltete Brückenhauptzweige und einen ersten und zweiten Diagonalbrückenzweig hat, wobei in zwei Brückenhauptzweigen je ein das Brückengleichgewicht beeinflussender Fühler vorgesehen ist, von denen der eine Fühler auf die Führungsgrösse und der andere Fühler auf die Vorlauftemperatur anspricht, und einstellbare, das Brückengleichgewicht beeinflussende Führungsfunktionsglieder zur Einstellung der Führungsfunktion vorgesehen sind, und ferner die Brücke über die Anschlussstellen des ersten Diagonalbrückenzweiges mit Spannung beaufschlagbar ist, während an den Anschlussstellen des zweiten Diagonalbrückenzweiges die Regelabweichung abtastbar ist.
Es besteht nun die Schwierigkeit, das oder die Funktionsglieder so auszubilden und anzuordnen, dass bei einer Verstellung der Steilheit der Führungsfunktion der gewünschte Steuer-Wert der Raumtemperatur nicht wegwandert.
Diese Aufgabe wird bei einer Regeleinrichtung der vorgenannten Art gemäss der Erfindung dadurch
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quelle und/oder ein Widerstandsglied aufweisenden Brückenhilfszweig mit den Anschlussstellen des ersten Diagonalbrückenzweiges leitend verbunden ist, wobei das Verhältnis der Spannungen der Spannungsquellen und/oder der Widerstände der beiden Brückenhilfszweige ungefähr dem Verhältnis der Widerstände von zwei in Reihe geschalteten Brückenhauptzweigen bei einer dem Raumtemperatur-Steuer-Wert bzw.-Soll- Wert entsprechenden Temperatur des betreffenden temperaturempfindlichen Brückengliedes entspricht.
Bei einer derartigen Ausbildung der elektrischen Brücke ist der Steuer-Wert der Raumtemperatur unabhängig von der Einstellung des in dem zweiten Diagonalbrückenzweige angeordneten Spannungsteilers, so dass bei beliebiger Verstellung der Steilheit der Führungsfunktion bzw. der Abhängigkeitgeraden dieser Raumtemperatur-Steuer-Wert nicht mitverstellt wird.
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Zur Einstellung desRaumtemperatur-Steuer-Wertes kann irgend ein geeignetes, einstellbares Brücken- glied oder eine Kombination solcher Brückenglieder vorgesehen sein. Gemäss der Erfindung hat es sich hier als besonders zweckmässig erwiesen, dass zur Verstellung der Höhe der Raumtemperatur mindestens ein weiterer, zum ersten Diagonalbrückenzweig paralleler Brückensteuerzweig vorgesehen ist, der einen vorzugsweise einstellbaren Spannungsteiler aufweist, dessen Abgriff oder Mittelanzapfung über einen vorzugs- weise mindestens ein Verbindungswiderstandsglied aufweisenden Stromzweig mit einer Anschlussstelle des zweiten Diagonalbrückenzweiges verbunden ist. Diese besondere Ausbildung der Brücke hat eine ganze
Reihe von Vorteilen.
Als Beispiel sei erwähnt, dass durch geeignete Wahl der Grösse des Widerstandes des Verbindungswiderstandsgliedes der Bereich der Steuer-Wert-Verstellung praktisch beliebig einstellbar ist.
Dieser Bereich ist hiebei unabhängig von der Grösse des Widerstandes des Spannungsteilers, was besonders vorteilhaft ist.
Gemäss der Erfindung kann zusätzlich zu den in den Brückenhauptzweigen angeordneten Fühlern noch in mindestens einem Brückensteuerzweig mindestens ein weiterer, auf eine Führungsgrösse ansprechender und das Brückengleichgewicht beeinflussender Fühler vorgesehen sein. Durch einen solchen Fühler, bei- spielsweise ein auf die Intensität des Aussenlichtes ansprechender Photowiderstand, kann die Vorlauftem- peratur folgegeregelt und damit der Raumtemperatur-Steuer-Wert selbsttätig in Abhängigkeit von der den betreffenden Fühler beaufschlagenden Führungsgrösse verstellt werden.
In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigt : Fig. 1 ein Diagramm zur Erläuterung der Führungsfunktion, Fig. 2 ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung, Fig. 3 eine Variante
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Ausführungsbeispieles nachFig. 2, Fig. 4 ein drittes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemässenFig. 5 ein Diagramm zur Erläuterung einer Eigenheit der Schaltung nach Fig. 4, Fig. 6 ein viertes Ausführungsbeispiel der Erfindung und Fig. 7 ein Diagramm zur Erläuterung einer Eigenheit der Schaltung nach Fig. 6.
Zur Vereinfachung der Darstellung sind in den einzelnen Figuren einander entsprechende Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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keit von der Aussentemperatur mittels der Regelung der Vorlauftemperatur des Vorlauffluidums gesteuert wird, dann muss, um einen angenähert konstanten Wert der Raumtemperatur zu erhalten, die Vorlauftemperatur mit sich ändernder Aussentemperatur ebenfalls geändert werden. Dieser funktionelle Zusammenhang zwischen der Aussentemperatur und der Vorlauftemperatur ist durch die in Fig. l dargestellte Führungsfunktion 10 beschrieben. Diese Führungsfunktion hat einen praktisch linearen Verlauf und wird deshalb auch als Abhängigkeitsgerade bezeichnet.
Wenn an Stelle der Aussentemperatur eine andere Führungsgrösse für die Steuerung der Raumtemperatur vorgesehen ist, dann kann die Führungsfunktion auch einen nichtlinearenverlauf haben. Die nachfolgendenausführungen beziehen sich grundsätzlich auf einen beliebigen Verlauf der Führungsfunktion, wobei unter Änderung der Steilheit dieser Funktion eineÄnde- rung ihrer Steilheit an ihren einzelnen Kurvenelementen verstanden ist.
Der Steuer-Wert der Raumtemperatur sei in das Diagramm der Fig. 1 projiziert. Auf der Abhängigkeitsgeraden 10 liegt dieser Steuer-Wert dann an dem Kurvenpunkt 11. Um nun bei einem vorgegebenen konstanten Raumtemperatur-Steuer-Wert, z. B. einem Steuer-Wert von 20 C, die Führungsfunktion 10 den Eigenheiten der betreffenden Heizungsanlage und des betreffenden Gebäudes anzupassen, muss die Abhängigkeitsgerade so lange um diesen Punkt 11 verschwenkt werden, bis bei sich ändernder Aussentemperatur praktisch keine Änderung der effektiven Raumtemperatur mehr eintritt, so dass diese dem gewünschten Steuer-Wert ungefähr entspricht. Diese Einstellung ist nach Inbetriebnahme der Anlage durch Versuch zu bestimmen.
Eine rasche und genaue Einstellung der Führungsfunktion ist jedoch nur dann möglich, wenn diese bei konstanter Einstellung des Raumtemperatur-Steuer-Wertes um diesen Steuer-Wert, d. h. um Punkt 11 verschwenkbar ist, wie dies durch die gestrichelt angedeutete Führungsfunktion 10' angedeutet ist. Bei allen vier nachfolgend dargestellten Ausführungsbeispielen der Erfindung ist diese Bedingung erfüllt.
Die in Fig. 2 dargestellte Schaltung der erfindungsgemässen elektrischen Regeleinrichtung weist eine im Ganzen mit 12 bezeichnete Brücke auf. Diese Brücke hat vier Brückenhauptzweige 13,14, 15 und 16 und zwei Diagonal-Brückenzweige 17 und 18, von denen der erste Zweig 17 bei 19 an eine geeignete, nicht dargestellte Spannungsquelle, die der Speisung der Brücke dient, angeschlossen ist. An den Anschlussstellen 21 und 22 des zweiten Diagonalbrückenzweiges an die Hauptzweige tritt die Regelabweichung auf, die über Leitungen 23 und 24 einem üblichen und daher nicht näher dargestellten Regelverstärker 25 aufgedrückt wird. Das an den Klemmen 26 auftretende Stellsignal be-
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Beide Widerstände sind mit Vorteil gleichsinnig in einem dem Verhältnis der Temperaturkoeffizien- ten derFühler 30 und 27 entsprechenden Verhältnis verstellbar. Hiedurch kann erreicht werden, dass bei jeder beliebigen Einstellung des Raumtemperatur-Steuer-Wertes die Vorlauftemperatur stets dann diesem
Raumtemperatur-Wert entspricht, wenn auch die Aussentemperatur diesen Temperaturgrad aufweist, d. h. der Steuer-Wert der Raumtemperatur ist gemäss der Erfindung auf der Winkelhalbierenden 42 (Fig. l) verschiebbar, u. zw. in diesem Ausführungsbeispiel mittels eines einzigen für beide Widerstände 28 I und 29 gemeinsamen, nicht näher dargestellten Einstellgliedes.
Bei demAusführungsbeispiel nach Fig. 4 entspricht derFühler 27 wieder einem Aussentemperatur - fühler. Jedoch sind hier die beiden Brückenwiderstände 28 und 29 I Festwiderstände. Die Steuer-WertEinstellung der Raumtemperatur kann hier erfindungsgemäss mittels mindestens eines in einem Brücken- steuerzweig angeordneten einstellbaren Gliedes vorgenommen werden.
Zu diesem Zweck sind in diesem Ausführungsbeispiel parallel zu dem ersten Diagonalbrückenzweig 17 insgesamt drei Brückensteuerzweige 46,47 und 48 vorgesehen, die mittels einer die Schalter 44 und 44t aufweisenden Schaltvorrichtung wahlweise einschaltbar sind. In der Schaltstellung a, a', die hier zur Einschaltung der Taganhebung dient, ist der Brückensteuerzweig 47 eingeschaltet, der ein
Potentiometer 49 aufweist. Durch die Grösse des Widerstandes des Verbindungswiderstandsgliedes 50 wird der mittels des Potentiometers 49 überstreichbare Einstellbereich des Raumtemperatur-Steuer-Wer- tes in erster Linie bestimmt.
Durch geeignete Wahl der Grösse des Verhältnisses des Widerstandes von 50 zu dem Widerstand von 49 "ist die Abhängigkeit der Verstellempfindlichkeit der Vorlauf- und damit der
Raumtemperatur durch die Stellung des Abgriffes 51 des Potentiometers 49 einstellbar. Dies sei an
Hand der Fig. 5 näher erklärt.
Es sei angenommen, dass es sich bei dem Potentiometer 49 um ein widerstandslineares Potentio- meter handelt, dessen Abgriffstellung durch cp beschrieben sei. Die Höhe der Vorlauftemperatur und damit die Höhe der Raumtemperatur. ändert sich im Falle der Kurve 52 ungefähr linear mit cp. Diese Kurve ergibt sich bei einem grossen Verhältnis des Widerstandes 50 zu dem Widerstand 49. Je kleiner dieses Verhältnis ist, umso nichtlinearer wird der entsprechende Zusammenhang zwischen TV und cp.
Dies ist durch die beiden Kurven 53 und 54 dargestellt. Bei Strahlungsheizungen wird mit verhältnis- mässig niedrigen Vorlauftemperaturen gearbeitet. In diesem Fall ist es zweckmässig, das genannte Wi- derstandsverhältnis so einzustellen, dass sich eine Abhängigkeit etwa entsprechend der Kurve 54 ergibt und hiebei den unteren Bereich dieser Kurve, beispielsweise zwischen denKurvenpunkten 55 und 56, für die Vorlauftemperaturregelung auszunutzen. Bei Zentralheizungen mit hohen Vorlauftemperaturen kann es dagegen zweckmässig sein, eine möglichst lineare Empfindlichkeitskurve, wie beispielsweise Kurve 52, vorzusehen.
Der Brückensteuerzweig 46 ist entsprechend dem Steuerzweig 47 ausgebildet und dient in die- sem Ausführungsbeispiel der Einstellung des Raumtemperatur-Steuer-Wertes während der Nachtabsenkung.
Diese Nachtabsenkung ist in der Schaltstellung b, bl der die Schalter 44, 441 aufweisenden Schalt- vorrichtung einstellbar.
Die Schaltvorrichtung dieses Ausführungsbeispieles weist nun noch eine dritte Schaltstellung c, cl auf, in der die beiden Steuerzweige 46 und 47 abgeschaltet und der einen aus den Gliedern 57 und 62 gebildeten Spannungsteiler aufweisende Steuerzweig 48 eingeschaltet ist, durch den der Raumtempe- ratur-Steuer-Wert selbsttätig entsprechend einer den Fühler 57 beaufschlagenden Führungsgrösse ver- stellbar ist. Als Führungsgrösse ist in diesem Ausführungsbeispiel die Intensität des Aussenlichtes vorgese- hen. Dies ist beispielsweise bei Gewächshäusern zweckmässig, da für ein maximales Pflanzenwachstum die Raumtemperatur mit zunehmender Lichtintensität angehoben und mit abnehmender Lichtintensität wieder gesenkt werden muss.
Der einstellbare Widerstand 54 dient der Einstellung der Grösse des Ein- flusses des Fühlers 57 auf die Vorlauftemperatur.
In manchen Fällen kann es zweckmässig sein, den Brückensteuerzweig 48 gleichzeitig mit dem
Brückensteuerzweig 47 einzuschalten. Der Einfluss des Lichtfühlers 57 auf die Höhe der Vorlauftem- peratur ist dann noch zusätzlich an dem Potentiometer 56 mit einstellbar.
Bei der in Fig. 6 dargestellten Brücke ist mittels des Fühlers 27 nicht die Aussentemperatur, sondern die Raumtemperatur messbar. In diesem Fall entspricht die Steuerung der Raumtemperatur praktisch einer
Kaskadenregelung dieser Raumtemperatur. Hiebei ist es allgemein zweckmässig, wenn der Stellbereich des Stellgliedes für die Temperatur des Vorlauffluidums bereits durch eine verhältnismässig geringfügi- ge Änderung der Raumtemperatur voll aussteuerbar ist. Dies ist mit der erfindungsgemässen Schaltung da- durch auf besonders einfache und vorteilhafte Weise möglich, dass das Potentiometer 31, wie in Fig. 6 dargestellt, so einstellbar ist, dass die Abhängigkeitsgerade 10 (Fig. l) einen sehr steilen Verlauf hat,
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wie er beispielsweise durch die Kurve 10'" angedeutet ist.
Gemäss der Erfindung kann der Brückensteuerzweig 57 zweckmässig noch einen Nebenschlusswiderstand 58 aufweisen, der den Abgriff 59 des für die Einstellung des Raumtemperatur-Soll-Wertes vorgesehenen Potentiometers 60 mit der Leitung 61 verbindet. Mit Vorteil kann hiebei auch noch ein Reihenwiderstand 63 vorgesehen sein. Durch eine solche Ausbildung dieses Brückensteuerzweiges kann die Kurve, die den Zusammenhang zwischen der Vorlauftemperatur und dem Stellwinkel des Potentiometers 60 wiedergibt, einen Verlauf haben, wie er in Fig. 7 in Diagrammform an einem Beispiel darge- stellt ist. Hier ist die Abhängigkeit derart, dass bei niedrigen Raumtemperaturen, wie sie z. B. bei Nachtabsenkungen auftreten, eine verhältnismässig kleineStellwinkeländerung eine relativ grosseRaumtemperaturänderung bewirkt.
Bei höheren Raumtemperaturen dagegen, wie sie im allgemeinen die Regel sind, ist infolge des hier flacheren Kurvenverlauf es eine entsprechend feinfühligere Einstellung der Raumtemperatur möglich.
Wenn der Fühler 27 ein Raumtemperaturfühler ist, dann kann es ferner zweckmässig sein, wenn der Abgriff 59 des Potentiometers 60 mit der dem Fühler 27 benachbarten Anschlussstelle des Potentiometers 31 verbunden ist.
Die Erfindung wurde vorstehend in Verbindung mit einer Vorlauftemperaturregelung bzw. Raumtemperaturkaskadenregelung beschrieben. Die Erfindung bietet hier ganz besondere Vorteile. Doch kann sie auch bei andern Temperaturregelungsproblemen mit Vorteil anwendbar sein.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Elektrische Regeleinrichtung zur in Abhängigkeit von mindestens einer Führungsgrösse gemäss einer Führungsfunktion erfolgenden Regelung der Vorlauftemperatur eines die Raumtemperatur beeinflussenden Vorlauffluidums, mit einer elektrischen Brücke, die vier paarweise, in Reihe geschaltete Brückenhaupt zweige und einen ersten und zweiten Diagonalbrückenzweig aufweist, wobei in zwei Brückenhauptzweigen je ein das Brückengleichgewicht beeinflussender Fühler vorgesehen ist, von denen der eine Fühler auf die Führungsgrösse und der andere Fühler auf die Vorlauftemperatur anspricht, und einstellbare, das Brückengleichgewicht beeinflussende Führungsfunktionsglieder zur Einstellung der Führungsfunktion vorgesehen sind,
und ferner die Brücke über die Anschlussstellen des ersten Diagonalbrückenzweiges mit Spannung beaufschlagbar ist, während an den Anschlussstellen des zweiten Diagonalbrückenzweiges die Regelabwei-
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Einstellung der Steigung der Führungsfunktion einen ersten einstellbaren Spannungsteiler (31) aufweist, dessen Abgriff über je einen mindestens je eine Spannungsquelle und/oder ein Widerstandsglied aufweisenden Brückenhilfszweig (20, 20') mit den Anschlussstellen des ersten Diagonalbrückenzweiges (17) leitend verbunden ist, wobei das Verhältnis der Spannungen der Spannungsquellen und/oder der Widerstände der beiden Brückenhilfszweige ungefähr dem Verhältnis der Widerstände von zwei in Reihe geschalteten Brükkenhauptzweigen bei einer demRaumtemperatur-Steuer-Wert bzw.
-Soll-Wert entsprechenden Temperatur des betreffenden temperaturempfindlichen Brückengliedes entspricht, und mindestens ein das Brückengleichgewicht beeinflussendes, einstellbares Brückenglied (29) zur Einstellung der Höhe der Raumtemperatur vorgesehen ist.
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