Störwertgeber für Sonnenstörwerte in einer Heiztmgs-, Lüftungs- und Klimaanlage
Die Erfindung betrifft einen Geber einer Heizungs-, Lüftungs- und Klimaanlage, eines Gebäudes zur Korrektur von Regelsollwerten in Abhängigkeit von der Sonneneinstrahlung.
Zur Erzielung z. B. einer gleichmässigen Raumtemperatur und eines sparsamen Heizbetriebes wird bei einer Warmwasserheizung die Heizleistung an den jXewei- ligen Wärmebedarf durch Wahl entsprechender Vorlauftemperaturen angepasst. Die Steuerung der Vorlauftemperatur, d. h. der Temperatur des zu den Wärmeaustauschern und Radiatoren fliessenden Heizwassers erfolgt automatisch durch Vorlauftemperaturregler, bei denen im iallgemeinen der Sollwert für die Vorlauftemperatur in Abhängigkeit von der Aussentemperatur geführt wird.
So beträgt beispielsweise bei einer Aussentemperatur von 0 C der Sollwert für die Vorlaiiflemperatur 58 C, bei -10 "C Aussentemperatur 72 "C und bei + 10 C Aussentemperatur 40 C. Der Verlauf der den Vorlauftemperatur-Sollwert in Abhängigkeit von der Aussentemperatur darstellenden Heizkurve ist von den thermischien Charakten.stiken des jeweiligen Gebäudes abhän- gig.
Durch Sonneneinstrahlung werden die an der von nenseite liegenden Räume eines Gebäudes erwärmt, wobei insbesondere die Fenster infolge der starken Absorption langwelliger Strahl'ung durch das Fensterglas als zusätzliche Wärmequelien wirken. Bei in moderner Bauweise ausgeführten Gebäuden mit grossflächigen Fenstern können sich Räume auch bei herabgelassenen Sonnenjalousien so stark erwärmen, dass eine einiger- massen angenehme Raumtemperatur nur durch Öffnen der Fensterlerreicht werden kann.
Damit wird aber der Heizbetrieb unwirtschaftlich und verschiedene Unan- nehlmlichkeiten, wie Strassenlärm, verschlechterte Kh- matisierung usw. müssen unter Umständen in Kauf genommen werden. Umleine befriedigende Raumtemperaturregelung zu erzielen, ist es daher nicht ausreichend, den Sollwert der Vorlauftemperatur nur in Abhängigkeit von der Aussentemperatur zu führen; die Heizkurve, d. h. die Regelkurve des Vorlauftemperaturreglers bedarf einer Korrektur, durch die die zusätzliche Rlaum- erwärmung ausreichend genau erfasst wird. Zur Herleitung solcher Korrekturwerte werden geeignete Messwertgeber benötigt.
Als Messwertgeber hat m'an bereits ein Lichtmessgerät mit z. B. einer Photozelle als lichtelektrischen Wandler benutzt, wobei die elektrischen Signale des Wandlers zur Korrektur der Soflwertführung verwendet wurden. Von solchen Lichtmessgeräten wird jedoch im allgemeinen auch Fremdlicht, wie z. B. von Schnee reflektiertes Tageslicht, erfasst, so dass häufig statt einer Korrektur eine Verschlechterung der Regelkurve erzielt wird. Bei auf Lichtmessungen beruhenden Messwertgebern wird deshalb meistens nur zwischen voller Sonnen- einstrahlung und Dunkelheit unterschieden.
Ein weiterer bekannter Messwertgeber für die Korrektur der Sollwertführung bei Temperaturregelanlagen besteht aus einem kleinen Kästchen, in welchem ein Temperaturfühler angeordnet ist. Das auf dem Gebäudedach aufzustellende Kästchen ist eine stark verkleinerte Nachbildung des Gebäudes mit seinen Aussenwänden und Fensterfronten, durch die die thermische Charakteristik des Gebäudes simuliert werden soll. Die Anpassung der Modellcharakteristik an die des Gebäudes ist im allgemeinen jedoch sehr schwierig und für jeden Haustyp ist eine besondere Ausführung erforderlich, so dass eine billige Serienfabrikation solcher Messwertgeber praktisch nicht möglich ist.
Die infolge der Montage des Störwertgebers auf dem Dach für Gebäude und Modell verschiedenen Umgebungs- und vor allem Windeinflüsse bedingen zudem Messwertänderungen, so dass die Regelanlage häufig nicht zufriedenstellend arbeitet.
Zweck der Erfindung ist ein Störwertgeber zur Korrektur von Regelsollwerten bei Heizungs-, Lüftungsund Klimaanlagen, der bei einfachem, für Serienfabrikation geeignetem Aufbau elektrische, die durch Sonnenstrahlung bedingten und von den thermischen Charakteri stiken des jeweiligen Gebäudes abhängigen Störwerte ausreichend genau wiedergebende Signale liefert.
Der erfin dungsgem ässe Störwertgeber ist gekennzeichnet durch einen kompakten WärmespeichereKörper mit einer Absopritionsfläche für die Sonnenstrahlung und einen mit dem Wärmespeicher > Körper in thermischem Kontakt befindlichen Temperaturfühler zur Abgabe von der Temperatur des WärmespeicherzKörpers abhängigen elektrisohen Signalen, wobei der Wärmespeicher bestimmt ist, in einem Gebäude auf der Raumseite eines Fensters -angeordnet zu werden.
Durch die Anordnung des Wärmespeicher-Körpers auf der Raumseite eines Fensters mit einer dem Fenster zugekehrten, vorzugsweise mattschwarzen Absorptionsfläche werden die diffuse, direkte und indirekte Sonnenstrahlung und der Einfallswinkel der Sonnenstrahlung, sowie K-Werte (Wärmedurchgangszahlen), Totzeiten und Wärmespeichereffekte des Fensterglases richtig erfasst. Durch die absorbierte Strahlung erwärmt sich der Wärmespeicher-Körper und seine Temperatur stellt ein Mass für die durch die Sonneneinstrahlung bedingten Störwerte dar.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles und der Zeichnung ausführlicher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen Störwertgeber nach der Erfindung im Schnitt,
Fig. 2 den Störwertgeber der Fig. 1 in Aufsicht,
Fig. 3 einen Verbund-Wärmespeicher-Körper für den Störwertgeber der Fig. 1,
Fig. 4 perspektivisch den Wärmespeicher-Körper des Stönvertgebers der Fig. 1 mit aufgesetzter Blende,
Fig. 5 die Anordnung des Störwertgebers der Fig. 1 auf einem Verbundfenster,
Fig. 6 schematisch Temperaturkurven des Störwertgebers und
Fig. 7 Heizkurven für einen Temperatur-Regler.
Bei dem in den Figuren 1 und 2 dargestellten Störwertgeber besonders einfacher Bauweise besteht der Wärmespeicher-Körper 1 aus einer Metallplatte, vorzugsweise aus Aluminium, auf deren Stirnseite der linke und rechte Randstreifen 8 erhaben ausgearbeitet ist. Die ebene Fläche zwischen den beiden streifenförmigen Randteilen 8 ist mattschwarz lackiert und bildet die Absorptionsfläche 4 des Störwertgebers. Die übrige Oberfläche der Metallplatte ist hochglanz poliert. Vorzugsweise in der Mitte des plattenförmigen Wa mespei- cherKörpers 1 befindet sich eine Sackbohrung 2. Auf der Rückseite des Wärmespeicher-Körpers 1 ist ein Gehäuse 5 befestigt, welches gegenüber dem Wärmespeicher-Körper 1 beispielsweise durch eine Isolationsplatte 7 thermisch isoliert ist.
Inbezug auf den Wärme speicherörper 1 senkrecht stehende Bolzen 13a halten die Gehäuseteile zusammen und tragen eine Traverse
13. In der Mitte der Traverse 13 ist eine Hülse 3a befestigt, welche achsparallel zu den Bolzen 13a ausgerichtet ist und in deren vorderem Ende ein thermoelektrisches Messelement 3 angeordnet ist. Auf der Traverse 13 sind ferner Anschlüsse 14, z. B. Klemmschrauben befestigt, durch die das thermoelektrische Messelement 3 an Übertragungsleitungen angeschlossen wird. Die Übertragungsleitungen 12 (Fig. 5) sind dem Gehäuse 5 über eine Stopfbüchse 6 zugeführt. Das thermoelektrische Messelement 3 kann ein Thermoelement, ein Halbleiterelement oder ein anderes der bekannten Blauelemsente dieser Art sein.
Sind für den Betrieb des Messelementes weitere Schaltelemente, wie Widerstände usw. nötig, so werden diese zweckmässiger Weise ebenfalls im Gehäuse 5 untergebracht. Die Traverse 13 kann auf den Bolzen 13a verschiebbar angeordnet sein, so dass z. B. über eine Stellschraube im Gehäusedeckel das Messelement 3 mehr oder weniger weit aus dem Gehäuseboden herausgeschoben und justiert werden kann. Bei montiertem Gehäuse 5 ragt das vordere Ende der Hülse 3a mit dem Messelement 3 in die Bohrung 2 des Wärmespeicher-Körpers 1 hinein, wobei der freigebliebene Raum durch eine Wärmeleitpaste ausgefüllt wird, so dass sich ein guter thermischer Kontakt zwischen Messelement und Wärmespeicher Körper ergibt.
Wie bereits erwähnt, muss z. B. für eine befriedigende Temperaturregelung die thermische Charakteristik des Wärmespeicher-Körpers mit der des Gebäudes übereinstimmen. Abgesehen von der Grösse der Absorptionsfläche sind für die thermische Charakteristik des Wärmespeicher-Körpers dessen Volumen, die Wärme durchlgangszahl, die spezifische Wärmekapazität und auch die Beschaffenheit seiner Oberfläche massgebend.
Eine Anpassung an die thermische Charakteristik eines Gebäudes kann demnach durch Variation einzelner oder aller dieser Komponenten erfolgen, indem man beispielsweise Wärmespeicher-Körper verschiedener Grösse und aus verschiedenen Materialien vorsieht und dann bei einem bestimmten Gebäude den am besten passenden aus einem Sortiment heraus sucht. Fertigungstechnisch ist es jedoch vortei,lhafter einen Wärmespeicher-Grundkörper vorzusehen und diesen, falls erforderlich, durch Aufsetzen weiterer Platten, die in Fig. 3 mit la und l'b bezeichnet sind, verschiedener Dicke und aus gleichem oder verschiedenem Material an die Gebäudecharakteri- stark anzupassen. Die Anpassung erfolgt in Probeläufen der Regelanlage und nimmt verhältnismässig wenig Zeit in Anspruch.
Anstelle der Aufsteckplatten la, 1b kann der Wärmespeicher-Grundkörper auch eine zylindrische Bohrung aufweisen, die durch ineinandergesteckte Ringe
1c, 1d verschiedener Dicke und aus verschiedenem Material mit oder ohne Boden bis auf die Bohrung 2 für das Messelement ausgefüllt wird, wie dies in Fig. 3 durch strichlierte Linien angedeutet ist. Auf diese Weise erhält man Verbundkörper deren thermische Charakte- ristik der Charakteristik jedes beliebigen Gebäudes anpassbar ist.
Die Absoprtionsfläche des Wärmespeicher-Körpers ist, wie erwähnt, so behandelt, dass sie möglichst viel
Sonnenstrahlung absorbiert. Die Temperatur, auf die sich der Wärmespeicher-Körper bei einer bestimmten
Sonneneinstrahlung erwärmt ist von der Grösse der Ab sorptionsfläche und von der Grösse und der Beschaffenheit der übrigen, Wärme an die Raumluft abgebenden bzw. von dieser aufnehmenden Oberfläche des Wärme speicher-Körpers abhängig. Die Raumlulfttemperatur soll möglichst keinen Einfluss auf die Temperatur des
Wärmespeicher-Körpers haben. Um unerwünschte
Rückkopplungseffekte zu vermeiden, ist deshalb ein möglichst schlechter Wärmeübergang zwischen dem
Wärmespeicherkörper und der Raumluft erforderlich.
Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel ist der schlechte Wärmeübergang durch Verspiegelung der Oberfläche des Wärmespeicher-Körpers erreicht.
Bei einer bestimmten Sonneneinstrahlung kann durch linderung der Grösse der Absorptionsfläche die Erwär mung des Wärmespeicher-Körpers bestimmt werden, d. h. durch die Grösse der Absorptidonsfläche kann auch z. B. die Höhe des Störwertes für die Regelanlage bestimmt und durch Änderung der Flächengrösse der Störwertgeber an die jeweilig vorhandenen Verhältnisse und die Kenndaten der benutzten Anlage angepasst werden.
Zur Einstellung einer bestimmten Grösse der Ab sorptionstläche werden vorzugsweise verspiegelte Blenden benutzt. Fig. 4 zeigt eine solche Blende 9, die als Schieber ausgebildet ist und aus einem Blechstreifen besteht, der zwischen den beiden erhabenen Randteilen 8 des Wärmespeicher-Körpers 1 eingeschoben ist. Der obere Rand der Blende ist als Griff abgewinkelt und mindestens die vordere Oberfläche 10 der Blende ist reflektierend. Der Störwertgeber wird, wie Fig. 5 zeigt auf der Raumseite leine Fensters 11 befestigt und zwar bei der dargestellten Ausführungsform durch Ankitten oder Ankleben der Randbereiche 8.
Die Absorptionsfläche 4 verläuft parallel zur Glasscheibe des Fensters, so dass der Einfallwinkel der Sonnenstrahlung bereits richtig erfasst wird, und auch die Wärmedurchgangszahlen der Verglasung sowie der Totzeiten werden mitberück sichtiigt. Der Störwertgeber liefert ein Signal, das die Temperatur des Wärmespeicher-Körpers wiedergibt.
Fig. 6 zeigt ein Diagramm, in welchem in Abhängigkeit von der Tageszeit (Abszisse) die Aussentemperatur Ta, die Temperatur Tm des Wärmespeicherkörpers, an einem bedeckten Tag und die Temperatur Tms des Wärmespeicher-Körpers an einem sonnigen Tag dargestellt sind. Wie ersichtlich, liegt die Messwertikurve des Störwertgebers, d. h. die Temperatur Tm des Wärmespeicher-Körpers des nachts und während eines bedeckten, sonnenlosen Tages oberhalb der Aussentemperatur- kurve Ta wmd verläuft zu dieser im wesentlichen parallel.
An einem Tag mit Sonneneinstrahlung erhält man eine Messwertkurve Tms, deren Verlauf die durch die Son neneinstrahlung am Ort des Störwertgebers bedingte Erwärmung wiedergibt. Lnbezug auf die Raumtempera turregelunglwirdldemnach vom Störwertgeber ein durch die Aussentemperatur bedingter Störwert erfasst, dem der durch Sonneneinstrahlung bedingte Störwert überlagert ist. Der Störwertgeber kann somit in modernen Lüftungs- und Klimaanlagen zur Führung des Sollwertes für die Zulufttemperatur verwendet werden, wenn die durch die Sonneneinstrahlung bedingten Störwerte, d. h.
die Signaihöhen der Kurve Tms, entsprechend den durch die Aussentemperatur bedingten Störwerten, der Kurve Tm, angepasst werden. Diese Gewichtung der Störwerte wird durch Einstellen eines passenden Verhältnisses von Absorptionsfläche zur übrigen Fläche Ides Wärmespeicher-Körpers mittels der Blende 9 durchgeführt.
Bei einer Raumtemperatur-Regel anlage wird das die Temperatur des Wärmespeicher-Körpers 1 (Fig. 5) wiedergebende elektrische Signal des Störwertgebers über eine Übertragungsleitung 12 einem elektronischen Anpassglied 15 zugeführt, das an einen Regler 16 angeschlossen ist. Am Anpassglied 15 können in an sich bekannter Weise Einsatzpunkt und Einfluss stufenlos eingestellt werden. Die Störsignale des Störwertgebers bewirken dann unter Berücksichtigung von Steilheit, Parallelverschiebung usw. eine der durch die Sonnenstrahlung hervorgerufenen zusätzlichen Raumlufterwärmung entsprechende Reduktion der Vorlauftemperatur.
Die richtigen Werte für den Kompensationseinfluss der Störwertgebersignale müssen ähnlich wie die Heizkurvensteilheit eines Heizungsreglers an der jeweiligen Anlage selbst ermittelt werden. Bei Inbetriebnahme einer Raumtemperatur-Anlage mit einem Störwertgeber für Sonneneinstrahiungs-Störwerte wird zunächst der Heizungsregler an bedeckten Tagen ohne Störwertgeber richtig eingestellt. Fig. 7 zeigt ein Heizkurvendliagramm, in dem die Vorlauftemperatur Tv als Funktion der Aussentemperatur Ta eingetragen und der Einfluss des Störwertgebers auf die Heizkurven sohematisch dargestellt ist. Die ausgezogene Kurve a ist die Normalheizkurve eines Reglers für bedeckte Tage ohne Sonne, d. h.
die Heizkurve für den richtig eingestellten Regler.
Nachdem der Regler richtig eingestellt worden ist kann der Störwertgeber angeschlossen werden. Am Anlpassglied wird der Einsatzpunkt, z. B. 21 OC einlgestellt. Bei einer bestimmten (maximalen) Sonneneinstrahlung werden je nach Lage und Bauweise des Gebäudes Heizkurven benötigt, die in Richtung ahnehmender Werte der Vorlauftemperatur Tv parallel zur Normalheizkurve a verschoben sind. Bewirkt die Sonneneinstrahlung nur eine geringe Raumtemperaturerhöhung, d. h. ist der Einfluss der Sonnenstrahlung gering, so sollte eine korrigierte Heizkurve b, bei stärkerem Einfluss eine korrigierte Heizkurve c und Ibei starkem Einfluss eine korrigierte Heizkurve d erhalten werden. Die Korrektur der Heizkurve erfolgt über die Signale, in diesem Falle durch das Signal für maximale Sonneneinstrahlung des Störwertgebers.
Je stärker dieses Signal, d. h. je höher die Temperatur des WärmespeicherKörpers bei dieser Sonneneinstrahlung ist, um so grösser ist auch die Verschiebung der Heizkurve a. In jedem einzelnen Fall muss demnach in der Regelanlage eine den jeweiligen Einfluss der Sonneneinstrahlung berücksichtigende Steilheit eingestellt werden. Die Steilheit kann am Anpassglied oder am Störwertgeber selbst eingestellt werden.
Beim Anpassglied wird dann das elektrische Signal des Störwertgebers, beim Störwertgeber durch Variation der Absorbtion,sfläche mittels der Blende die maximale Temperatur des Wärmespeicher-Körpers ent sprechend beeinflusst. Im einzelnen Fall wird man als Grundeinstellung eine Steilheit von 50 O:o wählen und dann je nach den gemachten Erfahrungen eine weitere Korrektur vornehmen.
Der an einem Ausführunagsbeispiel vorstehend beschriebene Störwertgeber erfasst, wie dargelegt, den am wirklichen Störort effektiv auftretenden Störwert und zwar unter Berücksichtigung aller wesentlichen Effekte, wobei jedoch fehlerhafte Messungen verursachende Einflüsse, wie z. B. durch Schnee und Frerudlicht bedingte Einflüsse völlig unterdrückt sind. Es wird nicht nur unterschieden, ob Sonnenstrahlung vorhanden ist oder nicht, sondern es werden stetig Messwerte, durch die auch kleine, beispielsweise durch Wolkenbildung bedingte Änderungen der Sonneneinstrahlung erfasst werden, dem Regler zugeführt.
Der Störwertgeber ist in seinem mechanischen Aufbau sehr einfach und kann deshalb leicht in Serienfabrikation hergestellt werden. Eine 120 mm x 80 mm x 10 mm grosse Aluminiumplatte in der vorstehend beschriebenen Ausführung mit einem handelsüblichen Temperaturfühler versehen ergibt einen brauchbaren Störwertgebern.
Fault value transmitter for solar disturbance values in a heating, ventilation and air conditioning system
The invention relates to a transmitter of a heating, ventilation and air conditioning system, of a building for correcting setpoint values as a function of solar radiation.
To achieve z. For example, with a constant room temperature and economical heating, the heating output is adapted to the respective heat demand by selecting the appropriate flow temperatures in the case of hot water heating. The control of the flow temperature, d. H. The temperature of the heating water flowing to the heat exchangers and radiators is automatically controlled by the flow temperature controller, which generally controls the setpoint for the flow temperature as a function of the outside temperature.
For example, at an outside temperature of 0 C the setpoint for the flow temperature is 58 C, at -10 "C outside temperature 72" C and at + 10 C outside temperature 40 C. The course of the heating curve representing the flow temperature setpoint is dependent on the outside temperature depends on the thermal characteristics of the respective building.
The rooms on the inside of a building are heated by solar radiation, with the windows in particular acting as additional heat sources due to the strong absorption of long-wave radiation through the window glass. In modern buildings with large windows, rooms can heat up so much, even when the sun blinds are down, that a reasonably comfortable room temperature can only be achieved by opening the window.
However, this makes the heating operation uneconomical and various inconveniences, such as street noise, deteriorated khmatization, etc. may have to be accepted under certain circumstances. In order to achieve a satisfactory room temperature control, it is therefore not sufficient to set the setpoint of the flow temperature only as a function of the outside temperature; the heating curve, d. H. the control curve of the flow temperature controller needs a correction through which the additional room warming is recorded with sufficient accuracy. Suitable transducers are required to derive such correction values.
As a measuring sensor, m'an already has a light meter with z. B. a photocell is used as a photoelectric converter, the electrical signals from the converter being used to correct the Soflwertführung. Such light meters, however, generally also include extraneous light, such as. B. daylight reflected by snow is recorded, so that instead of a correction, a worsening of the control curve is often achieved. In the case of transducers based on light measurements, a distinction is therefore usually only made between full solar radiation and darkness.
Another known transducer for correcting the setpoint control in temperature control systems consists of a small box in which a temperature sensor is arranged. The box to be set up on the building roof is a greatly reduced replica of the building with its outer walls and window fronts, through which the thermal characteristics of the building are to be simulated. The adaptation of the model characteristics to those of the building is generally very difficult, however, and a special design is required for each type of house, so that inexpensive series production of such transducers is practically impossible.
The various environmental and, above all, wind influences as a result of the installation of the interference value transmitter on the roof for the building and model also require changes in the measured values, so that the control system often does not work satisfactorily.
The purpose of the invention is a disturbance value transmitter for correcting control setpoints in heating, ventilation and air conditioning systems, which, with a simple structure suitable for series production, supplies signals that are sufficiently accurate to reproduce the disturbance values caused by solar radiation and dependent on the thermal characteristics of the respective building.
The inventive interference value transmitter is characterized by a compact heat storage body with an absorption surface for solar radiation and a temperature sensor in thermal contact with the heat storage body for emitting electrical signals dependent on the temperature of the heat storage body, with the heat storage being determined in a building to be arranged on the room side of a window.
By arranging the heat storage body on the room side of a window with a preferably matt black absorption surface facing the window, the diffuse, direct and indirect solar radiation and the angle of incidence of the solar radiation, as well as K values (heat transfer coefficients), dead times and heat storage effects of the window glass are correctly recorded . The absorbed radiation heats up the heat storage body and its temperature is a measure of the disturbance values caused by solar radiation.
The invention is explained in more detail below with reference to an exemplary embodiment and the drawing. Show it:
Fig. 1 shows a disturbance value transmitter according to the invention in section,
FIG. 2 shows the interference value transmitter of FIG. 1 in a top view,
3 shows a composite heat storage body for the interference value transmitter of FIG. 1,
Fig. 4 is a perspective view of the heat storage body of the Tönvertgebers of Fig. 1 with attached cover,
FIG. 5 shows the arrangement of the interference value transmitter of FIG. 1 on a composite window,
6 schematically temperature curves of the interference value transmitter and
Fig. 7 heating curves for a temperature controller.
In the case of the interference transmitter of particularly simple construction shown in FIGS. 1 and 2, the heat storage body 1 consists of a metal plate, preferably of aluminum, on the end of which the left and right edge strips 8 are raised. The flat surface between the two strip-shaped edge parts 8 is painted matt black and forms the absorption surface 4 of the interference value transmitter. The rest of the surface of the metal plate is polished to a high gloss. A blind hole 2 is preferably located in the center of the plate-shaped Wa mespei- cherKörpers 1. On the back of the heat accumulator body 1, a housing 5 is attached, which is thermally insulated from the heat accumulator body 1, for example by an insulation plate 7.
With respect to the heat storage body 1 perpendicular bolts 13a hold the housing parts together and carry a cross member
13. In the middle of the traverse 13, a sleeve 3a is attached, which is aligned axially parallel to the bolts 13a and in the front end of which a thermoelectric measuring element 3 is arranged. On the traverse 13 are also connections 14, for. B. fastened clamping screws through which the thermoelectric measuring element 3 is connected to transmission lines. The transmission lines 12 (FIG. 5) are fed to the housing 5 via a stuffing box 6. The thermoelectric measuring element 3 can be a thermocouple, a semiconductor element or another of the known blue lemons of this type.
If further switching elements, such as resistors, etc. are required for the operation of the measuring element, these are also conveniently accommodated in the housing 5. The cross member 13 can be slidably arranged on the bolt 13a, so that, for. B. via an adjusting screw in the housing cover, the measuring element 3 can be pushed more or less far out of the housing base and adjusted. When the housing 5 is installed, the front end of the sleeve 3a with the measuring element 3 protrudes into the bore 2 of the heat storage body 1, the remaining space being filled with a thermal paste, so that there is good thermal contact between the measuring element and the heat storage body.
As already mentioned, z. B. for a satisfactory temperature control, the thermal characteristics of the heat storage body match that of the building. Apart from the size of the absorption surface, the volume, the heat transfer coefficient, the specific heat capacity and the nature of its surface are decisive for the thermal characteristics of the heat storage body.
Adaptation to the thermal characteristics of a building can therefore be made by varying individual or all of these components, for example by providing heat storage bodies of different sizes and made of different materials and then looking for the most suitable one from an assortment for a particular building. From a manufacturing point of view, however, it is more advantageous to provide a heat storage base body and, if necessary, to attach it to the building characteristics by placing further plates, which are designated by la and l'b in FIG. 3, of different thicknesses and of the same or different material adapt. The adjustment takes place in test runs of the control system and takes relatively little time.
Instead of the plug-on plates 1 a, 1 b, the heat storage base body can also have a cylindrical bore, which is formed by rings inserted into one another
1c, 1d of different thicknesses and of different materials, with or without a bottom, except for the bore 2 for the measuring element, as indicated in FIG. 3 by dashed lines. In this way, composite bodies are obtained whose thermal characteristics can be adapted to the characteristics of any building.
As mentioned, the absorption surface of the heat storage body is treated so that it is as large as possible
Absorbs solar radiation. The temperature at which the heat storage body is at a given
Solar radiation is heated from the size of the absorption area and from the size and nature of the rest of the heat to the room air emitting or from this absorbing surface of the heat storage body dependent. The room air temperature should not have any influence on the temperature of the
Have heat storage bodies. To unwanted
Avoiding feedback effects is therefore the poorest possible heat transfer between the
Heat storage body and the room air required.
In the embodiment described above, the poor heat transfer is achieved by mirroring the surface of the heat storage body.
At a certain level of solar radiation, the warming of the heat storage body can be determined by reducing the size of the absorption surface, i.e. H. by the size of the absorptidon area, z. B. the level of the disturbance value for the control system is determined and adjusted by changing the area of the disturbance value transmitter to the respective existing conditions and the characteristics of the system used.
To set a certain size of the absorption surface from, mirror-coated panels are preferably used. FIG. 4 shows such a screen 9, which is designed as a slide and consists of a sheet metal strip which is inserted between the two raised edge parts 8 of the heat storage body 1. The upper edge of the screen is angled as a handle and at least the front surface 10 of the screen is reflective. As FIG. 5 shows, the interference value transmitter is fastened to a window 11 on the room side, specifically in the embodiment shown by cementing or gluing the edge regions 8.
The absorption surface 4 runs parallel to the pane of glass of the window, so that the angle of incidence of the solar radiation is already correctly recorded, and the heat transfer coefficients of the glazing and the dead times are also taken into account. The disturbance value transmitter supplies a signal that reflects the temperature of the heat storage body.
6 shows a diagram in which the outside temperature Ta, the temperature Tm of the heat storage body on a cloudy day and the temperature Tms of the heat storage body on a sunny day are shown as a function of the time of day (abscissa). As can be seen, the measured value curve of the fault encoder, i.e. H. the temperature Tm of the heat storage body at night and during an overcast, sunless day above the outside temperature curve Ta wmd runs essentially parallel to this.
On a day with solar irradiation, a measured value curve Tms is obtained, the course of which reflects the warming caused by the solar irradiation at the location of the fault transmitter. In relation to the room temperature control, the disturbance value transmitter records a disturbance value caused by the outside temperature, on which the disturbance value caused by solar radiation is superimposed. The disturbance value transmitter can thus be used in modern ventilation and air conditioning systems to manage the setpoint for the supply air temperature if the disturbance values caused by solar radiation, i. H.
the signal heights of the curve Tms can be adjusted according to the disturbance values caused by the outside temperature, the curve Tm. This weighting of the interference values is carried out by setting a suitable ratio of the absorption area to the remaining area I of the heat storage body by means of the screen 9.
In a room temperature control system, the temperature of the heat storage body 1 (FIG. 5) reproducing the electrical signal of the disturbance value generator is fed via a transmission line 12 to an electronic adapter 15 which is connected to a controller 16. The starting point and influence can be continuously adjusted on the adapter element 15 in a manner known per se. The interfering signals of the interfering value transmitter then effect a reduction in the flow temperature corresponding to the additional room air heating caused by solar radiation, taking into account the steepness, parallel shift, etc.
The correct values for the compensation influence of the disturbance encoder signals must be determined on the respective system itself, similar to the steepness of the heating curve of a heating controller. When commissioning a room temperature system with a fault transmitter for solar radiation fault values, the heating controller is initially set correctly on overcast days without a fault transmitter. Fig. 7 shows a heating curve diagram in which the flow temperature Tv is entered as a function of the outside temperature Ta and the influence of the fault value transmitter on the heating curves is shown schematically. The solid curve a is the normal heating curve of a controller for overcast days without sun, i.e. H.
the heating curve for the correctly set controller.
After the controller has been set correctly, the fault signal transmitter can be connected. The starting point, z. B. 21 OC set. With a certain (maximum) solar radiation, depending on the location and construction of the building, heating curves are required that are shifted in the direction of increasing values of the flow temperature Tv parallel to the normal heating curve a. Does the solar radiation only cause a slight increase in room temperature, i. H. If the influence of solar radiation is low, a corrected heating curve b should be obtained, if the influence is greater, a corrected heating curve c, and I, if the influence is strong, a corrected heating curve d should be obtained. The heating curve is corrected using the signals, in this case using the signal for maximum solar radiation from the fault encoder.
The stronger this signal, i. H. the higher the temperature of the heat storage body is at this level of solar radiation, the greater the shift in heating curve a. In each individual case, a slope that takes into account the respective influence of solar radiation must therefore be set in the control system. The slope can be set on the adapter or on the fault encoder itself.
In the case of the adapter, the electrical signal of the disturbance value transmitter is then influenced accordingly, in the case of the disturbance value transmitter, the maximum temperature of the heat storage body is influenced accordingly by varying the absorption area by means of the diaphragm. In individual cases, you will choose a slope of 50 O: o as the basic setting and then make a further correction depending on your experience.
The disturbance value transmitter described above in an exemplary embodiment detects, as stated, the disturbance value effectively occurring at the actual disturbance location, taking into account all essential effects, but with influences causing incorrect measurements, such as e.g. B. by snow and frerudlicht-related influences are completely suppressed. A distinction is not only made as to whether there is solar radiation or not, but measured values that also detect small changes in solar radiation, for example caused by cloud formation, are fed to the controller.
The mechanical structure of the disturbance value transmitter is very simple and can therefore easily be mass-produced. A 120 mm x 80 mm x 10 mm aluminum plate in the above-described version provided with a commercially available temperature sensor results in a usable interference value transmitter.