DE2228709C3 - Verfahren und Einrichtung zum Betrieb einer aus mehreren Elektro-Heizgeräten bestehenden Heizungsanlage - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer aus mehreren Elektro-Heizgeräten bestehenden Heizungsanlage, für die nur eine maximal aus dem Netz zu entnehmende, nicht für alle Heizgeräte gleichzeitig ausreichende Leistung zur Verfügung steht.

Nachdem die bislang unausgenutzte Kapazität der Elektrizitäts-Versorgungsunternehmen (EVU) inzwischen in den Ballungsgebieten durch die Zunahme der Nachtstrom-Speicherheizungen ausgenutzt worden ist, sehen sich viele Verbraucher veranlaßt, eine Elektro-Heizung nach einer anderen Möglichkeit zu betreiben, und zwar unter Berücksichtigung der Gigebenheit, daß seitens der EVU je nach dem Stromlieferungsvertrag pro Wohnungseinheit eine begrenzte Leistung, zum Beispiel 2 kW, für Heizungszwecke über die Gesamttageszeit zur Verfügung steht (Direktheizung). Diese maximal freigegebene Leistung reicht jedoch nicht zum gleichzeitigen Betrieb aller Heizgeräte der Anlage (Wohneinheit) aus, so daß der Betreiber im Sinne der ihm auferlegten Beschränkung gezwungen ist, wechselweise jeweils nur ein oder gegebenenfalls auch zwei Heizgeräte einzuschalten.

Um die ständige Beaufsichtigung einer solchen Heizungsanlage, die sehr lästig ist und bei Abwesenheit ggf. zu einer kostspieligen Oberheizung einzelner Räume führt, zu vermeiden, sind bereits Verfahren und Vorrichtungen zum selbsttätigen Betrieb solcher AnIagen vorgeschlagen worden.

So beschreibt die US- PS 31 96 254 ein Verfahren, hei dem das Ausschalten einer Anzahl nacheinander an eine Stromquelle gelegten Erhitzer nach Erreichen einer vorbestimmten Temperatur erfolgt wobei das Einschalten bei Unterschreiten der Solltemperatur stattfindet

Dieses Verfahren mag genügen, wenn es sich um Heizkörper in Räumen mit gleichen Abkühlungsbedingungen handelt, jedoch nicht bei solchen mit voneinander abweichendem Wärmebedarf.

Andererseits ist durch die FR-PS 5 76 656 ein Verfahren zum Betrieb einer aus mehreren Heizgeräten bestehenden Anlage mit einer maximal begrenzten Energie bekannt bei der die Heizgeräte, z.B. Bügeleisen oder die Heizgeräte eines Raumes, durch einen umlaufenden Zeitschalter über Schleifkontakte automatisch nacheinander in vorgegebener Reihenfolge (Rundumsteuerung) für eine gleichbleibende Zeit an eine Stromquelle angeschlossen werden. Da die zugeführte Wärmemenge für jedes Gerät gleich und keine thermostatische Temperaturbegrenzung vorgesehen ist, ist auch dieses Verfahren zur Aufheizung von Räumen mit voneinander abweichendem Wärmebedarf nicht geeignet

Ein weiterer nicht zum Stande der Technik gehörender Vorschlag gemäß der DE-AS 22 52 222 geht dahin, die Regelung der einzelnen Heizkörper in Abhängigkeit von einem in dem zu beheizenden Raum angeordneten Thermostaten vorzunehmen, wobei ein Höchststromverbrauch nicht überschritten werden soll. Dabei wird in allen Heizkörpern gleichzeitig eine möglichst gleichmäßige und niedrige Leistungsentnahme aufrecht erhalten. Dies erfordert ein kompliziertes Programmsteuersystem mit Brückenschaltungen usw.
Auch bei einem weiteren Regelsystem gemäß der DE-OS 21 50 318 werden die Heizkörper, wenn auch mit Teilleistungen, alle gleichzeitig beaufschlagt, was zu aufwendigen Regelvorgängen führt.

Die Erfindung hat sich zur Aufgabe gestellt, mit verhältnismäßig einfachen Mitteln ein Verfahren und eine Vorrichtung zum selbsttätigen Betrieb einer aus mehreren Elektro-Heizgeräten bestehenden Heizungsanlage der eingangs genannten Art zu schaffen, wobei die in den einzelnen Räumen zu erreichenden Temperaturen unterschiedlich sein können, jedoch für sich möglichst gleichbleibend sein sollen. Sie geht dabei von der FR-PS 5 67 656 aus, gemäß der die Heizgeräte automatisch nacheinander in gleichbleibender Reihenfolge mit ihrer vollen Leistung an die Stromquelle gelegt werden.

Die Erfindung besteht darin, daß die Einschaltdauer der einzelnen Heizgeräte unmittelbar vom Thermostaten des betreffenden Raumes gesteuert wird und in der Reihenfolge der Einschaltung die Heizgeräte der Räume, die noch ihre Solltemperatur haben, übersprungen werden.

Eine geringstmögliche Temperaturschwankung in den Räumen wird in weiterer Ausgestaltung der Erfindung dadurch erreicht, daß in der Reihenfolge der Einschaltungen auch die Heizgeräte der Räume übersprungen werden, deren Isttemperatur weniger von der Solltemperatur abweicht. Dadurch wird bewirkt, daß die zur Verfugung stehende Leistung automatisch an die Stelle des maximalen Wärmebedarfs gelangt.

Im Gegensatz zu den eingangs genannten Vorschlägen liegt der Erfindung die Erkenntnis zugrunde, daß es zum Zwecke einer gleichmäßigen Aufteilung der zur Verfügung stehenden begrenzten Leistung auf die Räume nicht erforderlich ist, die einzelnen Heizkörper auf einer möglichst gleichbleibenden Temperatur zu halten, was zu komplizierten Regeleinrichtungen führt. Die Erfindung macht sich vielmehr die Wärmekapazität der Räume zunutze, die die Raumtemperatur so weit vergleichmäßigt, daß die Möglichkeit besteht, die Heizkörper nach dem EinVAusschaltprinzip zu betreiben. Damit ist ein dezentrales Regelsystem möglich, in dem als Regelgröße neben der Raumtemperatur noch die Einschaltreiheniolge benutzt wird. Bei diesem Regelsystem beeinflußt ein Heizkörper den oder die anderen unmittelbar. Dieses System ist einfacher als die bekannten zentralen Steuersysteme. Es kann außerdem jederzeit durch Hinzufügen weiterer Heizkreise erweitert werden. Eine zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignete Einrichtung oesteht darin, daß der Schalter jedes Heizgerätes mit einer Verriegelung versehen ist, welche einerseits vom Temperaturregler des betreffenden Raumes (Raumthermostat) und andererseits durch die Verriegelung der übrigen Heizkreise beeinflußt wird, wobei die Verriegelungen in einer bestimmten Reihenfolge miteinander verbunden sind und die Verriegelung des letzten Heizkreises mit der des ersten in Verbindung steht Die Verrie gelungen können in weiterer Ausgestaltung der Erfindung auch durch die Verwendung elektronischer Digitalbausteine gebildet werden.

Die Erfindung gestattet eine selbsttätige und im Sinne der in den einzelnen Räumen geforderten Temperatur auch möglichst gleichmäßige Verteilung der zur Verfügung stehenden elektrischen Energie auf die zu beheizenden Räume. Selbstverständlich muß dazu für eine ausreichende Heizung die zur Verfügung stehende elektrische Leistung in einem angemessenen Verhältnis zu der Anzahl und Größe der zu beheizenden Räume stehen, wobei auch die Außentemperatur berücksichtigt werden muß. So ist das erfindungsgemäße Heizverfahren bei einer zur Verfügung stehenden elektrischen Leistung von 2 kW für eine vierräumige Wohnung mit vier Heizgeräten bis zu einer Außentemperatur von ca. 12 Grad Celsius anwendbar, was zum Beispiel in großen Teilen der Bundesrepublik und der DDR in der überwiegenden Jahresheizperiode möglich ist. Bei Außentemperaturen unter 12 Grad Celsius müßte eine größere Leistung — gegebenenfalls zu einem höheren Tarif — zur Verfügung gestellt werden oder eine zusätzliche Nachtstrom-Speicherheizung angewandt werden, welche die Grundlast zu tragen hätte.

In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.

F i g. 1 zeigt den Temperaturverlauf einer Heizanlage für vier Räume mit je einem Heizgerät, wobei z.B. eine maximale Leistung von 2 kW zur Verfügung steht.

F i g. 2 zeigt eine Regeleinrichtung der Heizanlage in schematischer Darstellung.

Fig.3 zeigt Einzelheiten der Verriegelung der Heizkreise für die Räume a und b als Ausführungsbeispiel.

Fig. 4 zeigt die Wirkungsweise der Verriegelung in schematischer Darstellung.

In F i g. 1 ist die Soll- und Isttemperatur der einzelnen Räume a — d über der Einschaltzeit aufgetragen.

In Fig.2 bezeichnet la bis \d die Schalter der Heizgeräte 2a bis 2d Die Schalter werden sowohl durch die Temperaturregler 3a bis 3d der betreffenden Räume, wie auch durch die Verriegelungen 4a bis Ad beeinflußt, die in ihrer Reihenfolge miteinander in Verbindung stehen, d. h. Aa mit Ab, Ab mit Ac, Ac mit Ad und Ad mit 4a. Die Anzahl der Heizkreise kann durch Abbau weiterer Elemente 1 e, 2e, 3eund Aebeliebig e^rweitert werden.

ίο Es sei der Fall näher betrachtet, wo das Heizgerät 2a des Raumes a vom Temperaturregler 3a aus übe." die Verriegelung 4a bei Erreichen der Solltemperatur an der Stelle Aa 1 abgeschaltet worden ist

Schon vorher hatten die Temperaturregler Zb und 3d der Räume b und d in Folge Unterschreitens der Solltemperatur an den Stellen Eb 1 und Ed 1 auf Wärmebedarf geschaltet, und zwar 3b vor 3d

Mit dem Abschalten des Heizgerätes 2a wird dieses verriegelt und gleichzeitig von dessen Verriegelung 4a die Verriegelung Ab des Heizgerätes 2b freigegeben. Da dessen Temperaturregler 3b auf Wärmebedarf steht, erfolgt die Einschaltung des Heizgerätes 2Zj. Die Verriegelung der Heizgeräte 2c und 2d bleibt bestehen. Hätte der Temperaturregler 3£> zu dem Zeitpunkt Aa 1 nicht auf Wärmebedarf gestanden, wäre das Heizgerät 2d eingeschaltet worden.

Wie aus Fig. 1 hervorgeht, kommt das Heizgerät 2c/ nach Abschalten des Heizgerätes 2b an der Stelle Ab 1 zur Einschaltung, da der Temperaturregler 3d des Raumes d vor dem Temperaturregler 3c des Raumes c Wärmebedarf angezeigt hat. Es können also ein oder auch mehrere Heizgeräte je nach dem Wärmebedarf der betreffenden Räume in der Reihenfolge der Einschaltung übersprungen werden. F i g. 1 zeigt auch, daß die Einschaltdauer eines Heizgerätes je nach dem Wärmebedarf des Raumes verschieden lang sein kann.

In F i g. 3 ist die Verriegelung der Schalter 1 a und 1 b mittels Relais verwirklicht. Es sind drei Relais 5a, 6a und 7a bzw. Sb, 6b und Tb vorhanden, wobei das Relais 5a den Schalter la betätigt (usw.). Das Reh', 6a betätigt seine Kontakte 6a'und 6a"(usw.).

Das Relais 7a betätigt seine Kontakte 7a' und 7a", wobei letzterer mit der Verriegelung Ab verbunden ist. Die Verriegelung 4a ist dementsprechend mit der nicht gekennzeichneten Verriegelung Ad verbunden.

Der Temperaturregler 3a bzw. 3b besitzt einen von der Raumtemperatur bestätigten Schaltkontakt 3a'bzw. 3i>'mit den Stellungen »Ein« und »Aus«.

Der hochohmige Widerstand 8a bzw. Sb und der Kondensator 9a bzw. 9b dienen zur impulsartigen Erregung des Relais 7a bzw. Tb.

Die Wirkungsweise der Verriegelung 4a und Ab ist in Fig.4 mit den in der Schaltungsalgebra üblichen Symbolen (0 = aus; L = ein) dargestellt.

Die Verriegelung kann auch mit Vorteil durch Verwendung elektronischer Digitalbausteine verwirklicht werden.

Wie aus den Zeichnungen ersichtlich, besteht ein besonderer Vorteil der beschriebenen Einrichtung darin, daß sie bei einer Ausweitung der Heizungsanlage durch weitere Räume — gegebenenfalls bei gleichzeitiger Erhöhung der zur Verfügung gestellten Leistung — durch einfachen Anbau weiterer Heizkreise (Verriegelungen, Temperaturregler und Heizgeräte) erweitert

6'i werden kann.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Betrieb einer aus mehreren Elektroheizgeräten bestehenden Heizungsanlage, für die nur eine maximal aus dem Netz zu entnehmende, nicht für den gleichzeitigen Betrieb aller Heizgeräte ausreichende Leistung zur Verfügung steht, wobei die Heizgeräte automatisch nacheinander in gleichbleibender Reihenfolge mit ihrer vollen Leistung an die Stromquelle gelegt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Einschaltdauer der einzelnen Heizgeräte unmittelbar vorn Thermostaten des betreffenden Raumes gesteuert wird und in der Reihenfolge der Einschaltung die Heizgeräte der Räume, die noch ihre Solltemperatur haben, übersprungen werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Reihenfolge der Einschaltungen auch die Heizgeräte der Räume übersprungen werden, deren Isttemperatur weniger von der Solltemperatur abweicht

3. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter (la— \d) jedes Heizgerätes (2a—2d) mit einer Verriegelung (Aa-Ad) versehen ist, welche einerseits vom Temperaturregler (3a—3d) des betreffenden Raumes (Raumthermostat) und andererseits durch die Verriegelungen der übrigen Heizkreise beeinflußt wird, wobei die Verriegelungen (4a, Ab, Ac, Ad) in einer bestimmten Reihenfolge miteinander verbunden sind und die Verriegelung des letzten Heizkreises mit der des ersten in Verbindung steht.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verriegelungen (Aa-Ad) durch Verwendung elektronischer Digitalbausteine gebildet werden.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Heizkreise durch Anbau weiterer Elemente (Ie, 2e, 3e und Ae) erweiterungsfähig ist.