Verfahren zur Regulierung der mittleren Raumtemperatur in Warmwasserheizanlagen, vorzugsweise mit gohlenbeheizung. Zur selbsttätigen Regulierung ,der Raum temperatur in Warmwasserheizanlagen ver wendet man einen Innenregler, der die Regu- lierung der Temperatur in den von der An lage beheizten Räumen, von einem Raum aus, bewirkt.
Ein solcher Innenregler steht aber unter der Einwirkung von Fremdein- flüssen, die leicht bewirken können, dass:,der Regler nicht mehr ausschliesslich auf den Wärmebedarf des Raumes, in dem @er mon tiert ist, anspricht, sondern. auf eine aus vie- len, Faktoren resultierende und eventuell stark wechselnde Temperaturkurve.
So kön nen eine im Betrieb befindliche Beleuchtung, offene Fenster oder Türen, oder in wechseln der Zahl und Zeitdauer in diesem Raum an wesende Personen idie Temperaturverhältnisse in demselben stören und .die Regulierung der ganzen Heizanlage fälschen.
Um bei einer .solchen Anlage eine richtig wirkende Regulierung zu erzielen, müsste -der für die Regulierung massgebende Raum, also derjenige, in dem :
der Innenregler angebracht ist, völlig störungsfrei sein, d. h. die in ihm herrschenden Temperaturverhältnisse sollten keinen Fremdeinflüssen unterworfen sein und nur der Wärmebedarf des Raumes., den. er zufolge seiner Eingliederung in ein Gebäude oder einen Gebäudekompl,eg hat, sollte für die Regulierung massgebend sein.
Solche Räume sind praktisch sehr selten und deren geson derte Anlage ist bei .der neuzeitlichen, auf äusserste Platzausnutzung gerichteten Bauart direkt als ausgeschlossen zu bezeichnen und ein Ausserachtlassen dieses Bauprinzipes würde die ganze Anlage wesentlich verteuern.
Man hat in Erkenntnis der .geschilderten Faktoren schon angestrebt, in Abhängigkeit der Aussentemperatur unter Vermeidung von Innenreglern eine bestimmte Wärmemenge zu produzieren, ,die .so abgemessen ist, dass die mittlere Raumtemperatur des beheizten Objektes ungefähr konstant bleibt und es sind auch schon solche Anlagen praktisch vorgeschlagen worden.
Die bekannt geworde- nen Systeme dieser Art sind jedoch meist 'kompliziert und ,dementsprechend teuer.
Die vorliegende Erfindung bezweckt, mit einfachen Mitteln eine praktisch genügende Konstanthaltung der mittleren Raumtempe ratur ohne Verwendung eines Innenreglers zu ermöglichen.
Gemäss dem Verfahren nach der Erfin dung wird ein, das Reguliermittel der Hei zung steuernder Anlegethermostat sowohl durch die Vorlauftemperatur des Heizwas- sers, a1 & auch durch eine,
mittels eines Au ssenreglers in Funktion der Aussentemperatur verstellte elektrische Hilfsheizung gesteuert. Die Zeichnung zeigt in den Big. 1 und 2 Schaltungsschema und in den Big. 3 und 4 Diagramme über die Wir liungsweise .des Regulierverfahrens.
Die Apparatur besteht aus einem, auf der Zeichnung mit A bezeichneten, im Freien montierten und im folgenden als Aussen regler bezeichneten Apparat, der mit einem Apparat B zusammenarbeitet, welcher im fol genden als Anlegethermostat bezeichnet wird. Dieser Apparat ist an oder Vorlaufleitung des Heizwassers montiert. Ausserdem wird durch die genannten Apparate ein weiteres Element gesteuert, das den: Zweck hat, das Regulierorgan der Heizanlage zu betätigen.
Dieses Betätigungselement ist in Fig. 1 als Schaltautomat, welcher einen Zugluftventila tor betätigt und in Fig. 2 als Schaltwerk, das eine Zugluftklappe betätigt, dargestellt.
Die Leitungen 1 und 2 sind als Pole eines stromführenden. Netzes .gedacht, an welche die Anlage angeschlossen ist.
Der Aussenregler A besteht aus einem, in geschlossenem Gehäuse befindllichen Bi metallband 3, welches an seinem freien Ende den Kontakt 4 trägt. Dieser Kontakt 4 be rührt bei Erwärmung des Bimetalles 3 den Kontakt 6, bei Abkühlung den. Kontakt 5, und zwar erfolgt die Umschaltung, unter dem Einfluss einer Momentschaltung, plötz lich.
Das Bimetallband 3 steht einerseits un ter der Einwirkung einer Heizwicklung 7, welche in kaltem Zustand des Bimetalles durch .den Kontakt 5 über die Leitung 8 und den Abgleichwiderstand 9 an Spannung liegt. Anderseits ist das BimetaIlband 3 durch die Aussentemperatur beeinflusst, welche je nach ihrem Absolutwert eine lang samere oder schnellere Abkühlung bewirkt.
Das Funktionsspiel des Aussenreglers A ist nun solcher Art, dass bei kaltem Bimetall- band '3 die Heizwicklung 7 in Aktion tritt und so lange aufheizt, bis durch die Erwär mung der Kontakt 4 von 5 nach 6 kippt, worauf die Heizwicklung abgeschaltet wird und das B.imetallband <B>3</B> sich unter dem Ein fluss der Aussentemperatur abkühlt bis es von neuem den Kontakt 5 schliesst.
Das Zeit verhältnis der Ausschaltzeit zur Einschalt zeit des Kontaktpaares 4, 5 respektive der Heizwicklung ist demnach mit der Aussen temperatur veränderlich, da die Heizleistung von 7 konstant bleibt. Die sich durch das Impulsspiel ergebende mittlere Heizleistung der Wicklung 7 wird also umso .grösser sein, je tiefer die Aussentemperatur ist (Grernz- wert =dauernde Einschaltung von 7): und umso kleiner je höher die Aussentemperatur ist (Grenzwert = dauernde Ausschaltung von 7).
Wie nun leicht ersichtlich, ergibt dass Spieldes Kontaktes 4, 6,das genaue Spiegel bild des Spiels, ,des: Kontaktpaares 4, 5, d. h. die im Anlegethermostat eingebaute Ileiz- wickl.ung Herhält über die Leitung 10 den reziproken Wert der mittleren Heizleistung der Wicklung 7. Also je tiefer die Aussen temperatur sinkt, umso kleiner ist auch die mittlere Heizleistung von 11 uild umgekehrt.
Der Anlegethermostat B steuert nun mit seinen Kontakten 14, 1,5 und 16 das B'etäti- gungselement des Regulierorganes der lleiz- anlage, also in Big. 1 einen Schaltautoma ten., welcher bei Erregung so & iner Wicklung 18 über die Leitung 17 die llauptkontakte 19 schliesst und den Ventilator 20 einschal tet.
Der Anlegethermostat B arbeitet so, dass sein Bimetallband 12 bei Abkühlung seinen Kontakt 16 und bei Erwärmung seinen Kon takt 15, schliesst. In Fig. :2i ist die ,Steuerung eines Motor schaltwerkes, welches eine Zugluftklappe 21 betätigt, dargestellt.
Den Umschalter ?2, 23, 24 hat man sich so vorzustellen, dass er je weils erst am Ende der mechanischen Bewe gung, die in einer halben Umdrehung einer Kurbel besteht, welche mittels Kette 25 die Zugluftklappe 21 öffnet, momentan umschal tet und den Motor 26 dadurch abschaltet. zugleich den nä.chs.ten Schaltvorgang vorbe reitend. Die gezeichnete Darstellung ist der Einfachheit wegen: so .gewählt.
Die Funktion ist auch hier wieder so, dass bei Abkühlung des Anlegethermostaten B die Zugluftklappe 21 geöffnet wird.
Die Einstellung ,der beiden Apparate A und B sei anhand des. Beispiels, dass die ge wünschte mittlere Raumtemperatur -+- 210 betragen soll, beschrieben.
Wenn die Aussentemperatur auf -f - 20' steigt, dann muss auch die Wassertemperatur + 20 betragen, wenn die Raumtemperatur -+- 20.' sein soll.
Dementsprechend muss der Aussenregler A so eingestellt sein, dass er bei einer Aussentemperatur von -I- 20' ohne Mithilfe seiner Heizwicklung 7 ausschaltet respektive nicht mehr einzuschalten vermag.
Er bleibt dann dauernd auf Kontakt 6 stehen und gibt dadurch die maximale Heizleistung an den Anlegethermostaten B ab. Letzterer ist so eingestellt, dass er bei der höchsten wünschbaren, auch für den kältesten Winter genügenden Wassertemperatur, also bei spielsweise -I- <B>80',</B> ohne Mithilfe seiner Hilfsheizung 11 auszuschalten, d. h. auf den Kontakt 15 zu kippen vermag.
Dann muss die Leistung der Hilfsheizung 11 .so abge stimmt sein, dass bei deren dauernder Ein- schaltung, wie dies nun bei Aussentempera tur -I- 2;0' der Fall ist, die Temperatur im Innern des. Anlegethermostaten B auf 80-' steigt und den ,Schalter zum Kippen auf Kontakt 15 bringt.
Das bewirkt dann ein ,dauernd-es Ausschalten der Heizanlage und dadurch eine Wassertemperatur gleich der Aussen- und Innentemperatur, also + 20'. Dies ist der eine Grenzfall. Der andere Grenz- fall ist der, wo die Aussentemperatur so tief ist, dass die Wassertemperatur -+- 8.0 betra gen muss, um eine mittlere Raumtemperatur von + 20;
' zu erzeugen. Dann .darf die Heiz wicklung 11,des Anlegethermostaten B über haupt nicht mehr eingeschaltet werden, denn erst dann schaltet derselbe erst bei + 80 Wassertemperatur aus. Die Heizung 7 des 'Aussenreglersi A muss demnach so eingestellt werden.,,dass das Rimetaslband bei dieser tie fen Aussentemperatur nicht mehr auf den Kontakt 6 zu kippen vermag.
Aus diesen beiden Grenzfällen kann nun die Funktion der Apparatur leicht entnom men werden. Man geht am besten vom An- legethermostat B aus. Dieser macht nichts anderes als seine Innentemperatur konstant zu halten, und zwar nach vorstehendem Bei spiel auf -+- -80 .
Da er von zwei Seiten be- einflusst wird, nämlich einerseits von der Wassertemperatur und anderseits von ,der Hilfsheizung 11, so spricht er auf .,die sich aus .diesen, beiden kombinierten Wärmequel len ergebende Endtemperatur an.
Da er je doch nur die eine ,dieser beiden Wärmequel len beeinflussen kann, nämlich die Wasser temperatur, so wird er bei Wärmemangel automatisch die Heizanlage in Betrieb setzen, um sich die fehlende Wärme von der Wasser seite her zu ersetzen..
Der Apparat bewirkt also nichts anderes, als eine Verstellung ,der Wassertemperatur in Funktion der Aussen temperatur in dem. ,Sinne, dass die mittlere R.aumtemperaturgleich bleibt.
Da die an der Heizwicklung 11 durch den Aussenregler A erzeugte mittlere Heiz leistung dureb, Impulse erzeugt wird, so wird auch die Innentemperatur des Anlege- thermostäten ständig um einige Grade pen deln, im Takt der Impulse.
Diese Pendelung ist in, der Diagramin- kurve e ,der Fig. 3 dargestellt, während das Diagramm b das Impulsdiagramm des Au ssenreglers zeigt. Hierbei bedeutet die Kopf seite der .dargestellten Impulse die Schlie- ssung,d,es Kontaktes 6, also Einschaltung ,der Wicklung 11 und die Fussseite der Impulse die ,
Schliessung von Kontakt 5 also Ein schaltung der Wicklung 7. Bleibt,die durch Kurve a dargestellte Aussentemperatur kon stant, so ergibt sich auch ein gleichmässiges Impulsdiagramm b, bei dem das Verhältnis der Impulslängen abhängig vom Absolut- wert,
der Aussentemperaturund imDiagramm b beispielsweise wie 1 : T dargestellt ist. Die Temperatur im Innern des Anlegethermosta- ten, dargestellt durch Kurve e wird, da sie durch die Heizwicklung, sowie durch die Wassertemperatur erzeugt wird, eine Modu- lation,
aufweisen, @d. h. die Kurve c der Was- sertemperatur überlagert sich der Kurve, die -durch die Impulse der elektrischen Hilfshei- zung erzeugt wird. Wie bereits angeführt, ist,der Anspxechpunkt des Anlegethermosta ten $ in uarserem Beispiel bei + 80 .
Jedes mal also, wenn die Kurve e die Linie 80 un- terschreitet, wird der Anlegethermostat zum Ansprechen kommen, d. h. seinen Kontakt 16 schliessen,. Das bedeutet aber Einschaltung der Heizanlage. Sinkt also die Wassertem- peratur, so wird der Anlegethermostat zu nächst die Heizanlage nur kurzzeitig ein schalten, d. h.
er versucht mit reduzierter Leistung der Reizanlage die Wassertempera tur zum Steigen zu bringen. Tritt ein Stei- gen noch nicht ein, sondern sinkt die Wasser- temperatur weiter, so wird die Öffnungszeit der Zugluftklappe respektive Einschaltzeit des Ventilators vergrössert, d. h.
.die Heizlei- stung wird gesteigert, solange bis dauernde Einschaltung der Heizanlage eintritt. Es ist nun aber nicht gesagt, dass es immer nötig sein wird die volle Leistung der Heizung einzusetzen, vielmehr wird bei normalem Zu stand des Ofeninnern schon ein Bruchteil der vollen Leistung, .d. h.
es werden einige Öff nungsimpulse genügen, um ,die Wassertem- peratur zu heben, so dass es normalerweise nicht zur vollen Einschaltung kommt. Auf der Zeichnung ist nur übersichtshalber die Kurve d so gezeichnet, dass auch die volle Einschaltung sichtbar wird.
Die Regulierung arbeitet also derart, .dass zur Korrektur einer ,gesunkenen Wassertem- peratur vorerst nur ein Bruchteil der Heiz- leistung eingesetzt wird und erst wenn dies nicht ,genügt, wird die Leistung vergrössert. Es wird also immer nur soviel Heizleistung eingesetzt, als gerade nötig ist, um den Re gelvorgang auszukorrigieren. Die Regulie rung arbeitet also proportional dem Wärme bedarf.
Bei sinkender Aussentemperatur, wie dies auf der rechtenSeite des Diagrammes durch Kurve c' gezeigt :ist, wird der Aussenregler A immer kleinere Heizimpulse an den An- legethermostaten B abgeben, was zur Folge hat, dass dessen. Innentemperatur sinkt, so dass die Heizanlage eingeschaltet wird.
Die Wassertemperatur wind also umgekehrt pro portional der Aussentemperatur verstellt, in dem Masse, dass die durch die Kurve f dar gestellte mittlere Raumtemperatur immer gleich bleibt.
In Fig. 4 ist diese Zusammenwirkung genauer gezeigt, indem die mittlere Wasser temperatur h eine der Aussentemperatur y umgekehrt proportional ähnliche Kurve er gibt, während die Raumtemperatur i gleich mässig verläuft.
Es wird mit dieser einfachen Apparatur also nicht nur eine Verstellung der Wasser- temperatur in Funktion,der Aussentemperatur erreicht, sondern gleichzeitig eine Dosierung der eingesetzten Heizleistung nach dem je weiligen Wärmebedarf, wodurch eine gleich mässige Verbrennung und derzufolge @diePen- d,
elungen der Wassertemperatur innerhalb des Regelvorganges auf ein Minimum redu ziert werden, was sich in jeder Hinsicht gün stig auswirkt.