DE2908147C2 - Raumgerät, das über Leitungen mit einem witterungsgeführten Regler zum Regeln der Vorlauftemperatur verbunden ist - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Raumgerät, das örtlich getrennt, aber über Leitungen mit einem witterungsgeführten Regler zum Regeln der Vorlauftemperatur einer Heizanlage verbunden ist, gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 genannten Gattung.

Ein derartiges Raumgerät ist bereits bekannt (Druckschriften »Villagyr« und »Automatische Heizregelanlagen Sigma« von Landis & Gyr). Bei der bekannten Anordnung sind der Programm- und Sollwertgeber in einem im Wohnraum angeordneten Raumgerät untergebracht, während sich der eigentliche Regler am Heizkessel oder in unmittelbarer Nähe desselben befindet.

Außerdem ist es bekannt, im Raumgerät zusätzlich einen Raumtemperaturfühler anzubringer., der als passiver Zweipol elektrisch in einen Brückenzweig des Reglers geschaltet ist. Nachts ist bei dem bekannten Raumgerät auf eine tiefere Vorlauftemperatur umzuschalten, wodurch die Temperaturabsenkung im Raum sehr langsam erfolgt und unnötig Brennstoff verbraucht wird. Durch die Umschaltung der Vorlauftemperatur auf einen tieferen Wert läuft die Abkühlkurve der Raumtemperatur asymptotisch gegen den Wert der gewünschten Raumtemperatur; hierbei schneidet die Anfangstangente der Abkühlkurve oftmals die Asymptote in einem Punkt, der sich auf der Zeitachse außerhalb der Dauer der Absenkung befindet, wodurch sich der oben erwähnte Brennstoffverlust ergibt.

Bei der Schnellaufheizung wird auch die Vorlauftemperatur während einer bestimmten Zeit auf einem höheren Wert gehalten als dies der momentanen Außentemperatur entspricht. Ist der Raumtemperaturfühler so geschaltet, daß mit zunehmenden Sollwertabweichungen

so eine verstärkte Temperaturkorrektur der der momentanen Außentemperatur entsprechenden Vorlauftemperatur erfolgt, sind unerwünschte Überschwingungen oftmals unvermeidbar. Außerdem sind zur Übertragung der Steuerbefehle zwischen dem Raumgerät und dem Regler vieladrige Leitungen erforderlich.

Darüber hinaus ist es bekannt (CH-PS 5 39 882), den Raumtemperaturfühler vom Steuergerät, das den Programmgeber und den Sollwertgeber enthält, räumlich zu trennen, wobei das Steuergerät nicht in dem betreffenden Raum angeordnet ist, in dem sich der Raumtemperaturfühler befindet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Raumgerät trotz örtlicher Trennung mit geringem technischem Aufwand und einer nur kleinen Anzahl von Ver-

h5 bindungsleitungen so auszurüsten, daß ein großer Signalumfang übertragbar ist. Neben den Befehlen für einen zeitlich gesteuerten Programmablauf soll auch ei- '<·: Sperrung der Heizanlage beim Umschalten auf eine

niedrigere Raumtemperatur sowie eine Schnellaufheizung beim Umschalten auf eine höhere Raumtemperatur erreichbar sein.

Die Erfindung ist im Anspruch 1 gekennzeichnet und in Unteransprüchen sind weitere Ausbildungen derselben beansprucht

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an Hand der Zeichnung näher erläutert:

Es zeigt

F i g. 1 ein Prinzipschema eines Raumgerätes und des zugehörigen Reglers für eine Heizanlage und

F i g. 2 ein Schaltbild des Raumgerätes mit mehr Einzelheiten als in der F i g. 1.

Nachfolgend wird zuerst die F i g. 1 beschrieben, in der ein Raumgerät i mit zwei Anschlüssen 2 und 3 zu dessen Speisung an eine erste und eine zweite Speiseleitung 4 und 5 angeschlossen ist. Zwischen den beiden Speiseleitungen 4 und 5 liegt eine Speisespannung U an, die sowohl das Raumgerät 1 als auch einen witterungsgeführten Vorlauftemperaturregler — fortan Regler 6 benannt — speist. Ein Ausgang 7 des Reglers 6 wirkt entweder auf ein nicht dargestelltes Stellglied oder direkt auf einen Brenner. Der Regler 6 und das Raumgerät 1 sind durch eine einzige zusätzliche Leitung 8 miteinander verbunden, deren Steuerspannung U\ zur einen Speiseleitung 5 vom Raumgerät 1 her veränderbar ist und als Führungsgröße zusammen mit einem Außenfühler die vom Regler 6 einzuhaltende Vorlauftemperatur beeinflußt.

Ferner ist zwischen der Leitung 8 und den Leitungen 4 und 5 je ein Transistor 9 und 10 vorhanden. Diese sind in der F i g. 1 als zwei Schalter eingezeichnet. Sie wirken zusammen mit weiter unten beschriebenen Verstärkern 28,29 einer Temperatur-Meßeinrichtung 24 als Schwellwertschalter. Diese sprechen auf eine bestimmte Temperaturdifferenz zwischen dem 1st- und dem Sollwert der Raumtemperatur an und bewirken dann ein vollständiges Abschalten bzw. ein volles Zuschalten der Heizleistung.

In der Fig.2 ist mit einer unterbrochenen Linie das Raumgerät 1 angedeutet. Ein erster Spannungsteiler besteht aus der Reihenschaltung von zwei Widerständen 11 und 12 und einem Potentiometer 13 und ist an den Speiseleitungen 4 und 5 angeschlossen. Ein Programmund Sollwertgeber 14 kann aus einer Schaltuhr und aus von Hand bedienbaren Schaltelementen bestehen. Er beeinflußt den Spannungsabfall über dem Potentiometer 13 und verändert damit auch die Spannungsverteilung zwischen einem Mittelpunkt 15 des Spannungsteilers und den beiden Speiseleitungen 4 und 5. Der Mittelpunkt 15 ist die Verbindungsstelle der Widerstände 11 und 12. Am Mittelpunkt 15 sind zwei Verstärker 18, 19 mit ihren nicht invertierenden Eingängen 16 bzw. 17 angeschlossen, während der invertierende Eingang jedes Verstärkers 18, 19 mit seinem Ausgang 20 bzw. 22 verbunden ist. Der Ausgang 20 des ersten Verstärkers 18 ist mit einem Widerstand 21 an die Leitung 8 angeschlossen, während der Ausgang 22 des zweiten Verstärkers 19 über einen Widerstand 23 auf die weiter unten beschriebene Temperatur-Meßeinrichtung 24 einwirkt.

Jede Änderung der Spannungsverteilung am Mittelpunkt 15 zu den beiden Speiseleitungen 4 und 5 wirkt sich auf die beiden Verstärker 18, 19 aus. Der erste Verstärker 18 beeinflußt an seinem Ausgang 20 die veränderbare Steuerspannung U\ und wirkt damit auf den Regler 6, während der zweite Verstärker 19 an seinem Ausgang 22 ein Vergleichssigna; an die ebenfalls von der Speisespannung U an den Speiseleitungen 4 und 5 gespeiste Temperatur-Meßeinrichtung 24 liefert

Anstelle der beiden Verstärker 18,19 könnte auch nur einer verwendet werden, beispielsweise der Verstärker 18. Dieser ist dann mit seinem nicht invertierenden Eingang 16 wie zuvor an den Mittelpunkt 15 anzuschließen, während sein Ausgang 20 sowohl an die Leitung 8 als auch an die Temperatur-Meßeinrichtung 24 anzukoppeln ist Dazu muß der Ausgang 20 sowohl mit dem Widerstand 21 als auch mit dem Widerstand 23 verbunden sein. Der invertierende Eingang ist ebenfalls an den Ausgang 20 anzuschließen.

Die Verwendung zweier Verstärker 18, 19 gemäß Fig.2 ermöglicht die saubere Trennung der Signale zum Regler 6 bzw. zur Temperatur-Meßeinrichtung 24. Unerwünschte gegenseitige Beeinflussungen werden ausgeschlossen. Der zweite Verstärker 19 bietet sich ohne Mehraufwand an, wenn als Verstärker 18,19; 28, 29 Operationsverstärker verwendet werden, von denen vier in ein gemeinsames Gehäuse eingebaut einen handelsüblichen Baustein bilden und davon zwei für die nachfolgend beschriebene Temperatur-Meßeinrichtung 24 verwendet werden. Die folgenden Angaben beziehen sich nur noch auf die Ausführung nach der F i g. 2.

Die Temperatur-Meßeinrichtung 24 umfaßt zwei weitere an den Speiseleitungen 4 und 5 angeschlossene Spannungsteiler sowie die zwei weiteren Verstärker 28, 29, von denen der erste Spannungsteiler aus zwei in Reihe geschalteten Widerständen 25 und 26 gebildet ist, deren Verbindungspunkt 27 einerseits mit dem Widerstand 23 an den Ausgang 22 des Verstärkers 19 angeschlossen und andererseits mit je einem ersten Eingang des dritten und vierten Verstärkers 28 bzw. 29 verbunden ist.

Der zweite Spannungsteiler der Temperatur-Meßeinrichtung 24 besteht aus einem einerseits an die Speiseleitung 4 angeschlossenen Raumtemperaturfühler 30 und zwei mit diesem in Reihe geschalteten Widerständen 31 und 32. Ein Verbindungspunkt 33 zwischen dem Raumtemperaturfühler 30 und dem Widerstand 31 bildet einen zweiten Eingang zum dritten Verstärker 28, während ein Verbindungspunkt 34 zwischen den Widerständen 31 und 32 mit dem zweiten Eingang des vierten Verstärkers 29 verbunden ist. Der zweite Anschluß des Widerstandes 32 liegt an der Speiseleitung 5.

Je ein Ausgang 35 und 36 der Verstärker 28 bzw. 29 ist über je einen Widerstand 37 mit je einer Basis der Transistoren 9,10 verbunden. Die Kollektor-Emitterstrecke der Transistoren 9,10 ist zwischen die Leitung 8 und je eine der Speiseleitungen 4 bzw. 5 geschaltet. Zwischen der Basis und dem Emitter beider Transistoren 9 und 10 ist je ein weiterer Widerstand 38 vorhanden. Je ein Widerstand 39 verbindet die zweiten Eingänge der dritten und vierten Verstärker 28 bzw. 29 mit deren Ausgängen 35 bzw. 36. Die Verstärker 28, 29 wirken dadurch zusammen mit den Transistoren 9 bzw. 10 als Schwellwertschalter.

In der Zuleitung zur Basis des Transistors 9 ist noch ein Handschalter 40 angeordnet.

bo Die beschriebene Einrichtung arbeitet wie folgt:

Der erste Spannungsteiler mit den Widerständen 11, 12 und 13 ist so ausgelegt, daß bei einem am Programmund Sollwertgeber 14 eingestellten Sollwert von z. B. 2C°C und nicht durchgeschalteten Transistoren 9,10 der Ausgang 20 des Verstärkers 18 an der Leitung 8 eine Steuerspannung U\ erzeugt, die halb so groß wie die Speisespannung U ist. Der Regler 6 wirkt in diesem Zustand rein witterungsgeführt und regelt gemäß der

eingestellten Heizkurve die der momentanen Außentemperatur entsprechende Vorlauftemperatur ein. Bei dem Gebäude richtig angepaßter Heizkurve ergibt sich dann im Wohnraum die gewünschte Temperatur von 20° C. ^r>

Die Temperatur-Meßeinrichtung 24 vergleicht laufend die Meßwerte des Raumtemperaturfühlers 30 mil dem vom zweiten Verstärker 19 abgegebenen Sollwertsignal. Liegt der Meßweri gegenüber dem Sollwert um mehr als etwa 3°C zu hoch oder zu tief, dann wird über einen der beiden Ausgänge 35 oder 36 der entsprechende Transistor 9 oder 10 durchgeschaltet, wogegen die Transistoren 9, 10 beim ungefähren Übereinstimmen des Temperatur-Ist- und Sollwertes gesperrt sind.

Sobald einer der Transistoren 9, 10 durchschaltet, setzt dies die Leitung 8 nahezu auf das Potential der entsprechenden Speiseleitung 4 oder 5, was eine starke Verstimmung des Reglers 6 bedeutet. Dieser stellt entweder die Wärmezufuhr der Heizung voll ein oder schaltet sie auf volle Leistung. Im Falle einer Temperaturabsenkung beim Umschalten des Programmgebers auf das Nachtprogramm wird daher die Wärmeerzeugung abgestellt bleiben, bis die gewünschte Raumtemperatur wieder erreicht ist, wie dies weiter unten beschrieben ist. Im Falle der Umschaltung auf ein höheres Temperaturniveau, beispielsweise beim Zurückschalten auf das Tagesprogramm am Morgen, erfolgt eine Aufheizung mit einer Vorlauftemperatur, die annähernd die am Kesselregler der Heizanlage eingestellte Temperatur erreichen kann. Das heißt, es resultiert eine Schnellaufheizung, doch nur dann, wenn der Handschalter 40 geschlossen ist und der Transistor 9 das Potential der Leitung 8 annähernd auf das Potential der Speiseleitung 4 gebracht hat.

Um ein Pendeln des Regelkreises zu verhindern, haben die von den Transistoren 9,10 und dem zugehörigen Verstärker 28 bzw. 29 gebildeten Schwellwertschalter je eine Schaltdifferenz von etwa l'C. Sobald sich die Raumtemperatur sowohl beim Abkühlen als auch beim Aufheizen wieder auf 2° C dem Sollwert genähert hat, wird der entsprechende Transistor 9,10 wieder gesperrt und an der Leitung 8 erscheint wieder die dem momentanen Sollwert entsprechende Steuerspannung Uu Die Vorlauftemperatur wird wieder entsprechend der momentanen Außentemperatur einreguliert. Damit wird jede Überschwingung der Raumtemperatur vermieden.

Weil die Sollwertsignale als relative Größen zur Speisespannung U ausgelegt sind, ist es möglich, eine große Änderung der Steuerspannung U\ pro TC Sollwertverstellung zu wählen und den auf der Leitung 8 übertragenen Wert in einem Widerstandsnetzwerk entsprechend den Widerständen 23, 25, 26 der Temperaturmeßeinrichtung im Regler 6 wieder auf die Empfindlichkeit der Fühler abzuschwächen. Die Übertragung wird dadurch relativ unempfindlich gegenüber eingestreuten Störspannungen und Schwankungen der Speisespannung U.

Das beschriebene Raumgerät 1 ermöglicht mit nur einer zusätzlichen Leitung 8 die Übertragung von normalen Sollwertbefehien sowie von Sonderbefehlen für ein Schnellaufheizen und ein Abkühlen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Raumgerät, das örtlich getrennt, aber über Leitungen mit einem witterungsgeführten Regler zum Regeln der Vorlauftemperatur einer Heizanlage verbunden ist, wobei dieses Raumgerät einen Programm- und Sollwertgeber, einen Raumtemperaturfühler und mindestens einen als Ausgang dienenden, auf eine Differenz zwischen einem Sollwert und einem Istwert ansprechenden Schwellwertschalter aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das Raumgerät (1) von den gleichen Speiseleitungen (4, 5) wie der Regler (6) mit einer Speisespannung (U) gespeist und lediglich durch eine einzige zusätzliche Leitung (8) mit dem Regler (6) verbunden ist, deren Steuerspannung (U\) zu einer der Speiseleitung.^ (4,5) vom Raumgerät (1) her veränderbar ist und als Führungsgröße zusammen mit der Außentemperatur die vom Regler (6) einzuhaltende Vorlauftemperatur beeinflußt und daß die auf eine bestimmte Differenz zwischen einem Ist- und einem Sollwert der Raumtemperatur ansprechenden Schwellwertschalter (9,28; 10,29) des Raumgerätes (1) zwischen der zusätzlichen Leitung (8) und den Speiseleitungen (4,5) zwecks vollständiger Abschaltung bzw. Zuschaltung der Heizleistung geschaltet sind.

2. Raumgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Speiseleitungen (4, 5) im Raumgerät an einen ersten Spannungsteiler, bestehend aus der Reihenschaltung von wenigstens zwei Widerständen (11, 12,13), angeschlossen sind, bei dem einer der Widerstände (13) vom Programm- und Sollwertgeber (14) als Führungsgröße veränderbar ist

3. Raumgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Verstärker (18) an seinem Eingang (16) am Mittelpunkt (15) des ersten Spannungsteilers angeschlossen ist und mit seinem Ausgang (20) einerseits an die zusätzliche Leitung (8) angekoppelt ist und andererseits ein Vergleichssignal an eine ebenfalls von der Speisespannung (U) an den Speiseleitungen (4, 5) gespeiste Temperatur-Meßeinrichtung (24) liefert.

4. Raumgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß am Mittelpunkt (15) des ersten Spannungsteilers zwei Verstärker (18,19) mit ihren nicht invertierenden Eingängen (16, 17) angeschlossen sind, während der invertierende Eingang jedes Verstärkers (18, 19) mit seinem Ausgang (20 bzw. 22) verbunden ist und der Ausgang (20) des ersten Verstärkers (18) mit einem Widerstand (21) an die zusätzliche Leitung (8) angeschlossen ist, während der Ausgang (22) des zweiten Verstärkers (19) allein das Vergleichssignal über einen Widerstand (23) an die Temperatur-Meßeinrichtung (24) liefert.

5. Raumgerät nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur-Meßeinrichtung (24) zwei VerstärKer (28, 29) aufweist, deren Ausgänge (35 bzw. 36) mit je einer Basis je eines Transistors (9, 10) verbunden sind und die bei zu tiefer bzw. zu hoher Raumtemperatur den entsprechenden Transistor (9, 10) durchschalten, deren Kollektor-Emitterstrecken zwischen die zusätzliche Leitung (8) und je eine der Speiseleitungen (4, 5) geschaltet sind, wobei jeder Verstärker (28, 29) zusammen mit seinem Transistor (9, 10) einen Schwellwertschalter bildet, und daß als Verstärker (18, 19:

28,29) Operationsverstärker dienen, von denen vier in ein gemeinsames Gehäuse eingebaut sind.

6. Raumgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem am Programm- und Sollwertgeber (14) vorgewählten Sollwert von annähernd 20°C und nicht durchgeschalteten Transistoren (9,10) der Ausgang (20) des Verstärkers (18) an der zusätzlichen Leitung (8) die Steuerspannung (Ui) erzeugt, die halb so groß wie die Speisespannung (U) ist, und daß die Transistoren (9, 10) bei ungefährer Übereinstimmung des Temperatur-Soll- und Istwertes sperren.