DE3123336A1 - Waermezaehler - Google Patents
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Description
I-1OO4-3 Orbassano (Turin)
Italien
Italien
Vertreter;
Kohler-Schwindling-Späth
Patentanwälte
Hohentwielstraße 4-1
Patentanwälte
Hohentwielstraße 4-1
7000 Stuttgart 1
Wärmezähler
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Wärmezähler. Si?
betrifft insbesondere eine Vorrichtung, welche die Wärmemenge
anzeigt, die im Laufe der Zeit zwischen einem Radiator und dem Raum, in dem der Radiator angeordnet ist, ausgetauscht
wird^yEs ist bekannt, daß wegen der beträchblichen
und steigenden Schwierigkeiten bei der Beschaffung von
Primärenergie, wie beispielsweise in Form von Erdöl, der
Ärger und die Kosten, denen der Verbraucher gegenübertreten muß, fortlaufend zunehmen. Insbesondere in dem Fall, in
dem die Energie zum Beheizen von Bäumen benutzt wird, und hierbei wiederum·speziell in dem Fall, in dem die Heizkosten
auf eine Anzahl von Verbrauchern in dem gleichen Gebäude verteilt werden müssen, ergibt sich das Problem
der korrekten Verteilung der Ausgaben auf die Verbraucher auf der Basis des tatsächlichen Verbrauches an Heizenergie.
Tatsächlich würde eine korrekte Belastung vermeiden, daß ein abwesender Verbraucher oder ein Verbraucher, der die
Temperatur in seiner Wohnung niedrig hält, zu Unrecht belastet wird, und es würde darüberhinaus alle anderen Verbraucher
veranlassen, die Temperatur in ihren Wohnungen sorgfältiger zu überwachen, mit den unzweifelhaften Vorteilen
sowohl bezüglich des Gesichtspunktes der Energieeinsparung als auch im Hinblick auf die Kosten.
Es sind gegenwärtig Vorrichtungen erhältlich, die eine
Angabe über die Wärmeenergie liefern, welche von einem Radiator auf einen Baum übertragen wird. Diese Vorrichuungen
können im wesentlichen in zwei Gruppen unterteilt werden, nämlich eine Gruppe von Vorrichtungen, die zu
ihrem Betrieb mit elektrischer Energie gespeist werden müssen,und eine Gruppe von Vorrichtungen, die eine solche
Energiezufuhr nicht benötigen. Im Hinblick auf die hohen lnstallationskosten, welche die Vorrichtungen der ersten
Gruppe verursachen, werden gegenwärtig nur Vorrichtungen der- zweiten Gruppe in Betracht gezogen. Unter diesen befinden
sich Vorrichtungen, die als "Verdampfungskerzen" bezeichnet werden und dazu bestimmt sind, am Radiator
angebracht zu werden. Sie besnehen im wesentlichen aus" · einem Hohlkörper oder Gefäß mit einem ersten Raum, der
eine Flüssigkeit enthält, welche die Temperatur des Radiators
annehmen kann und als Funktion des absoluten Wertes verdampft, den diese Temperatur annimmt. Indem die Flüssigkeitsmenge
bestimmt wird, die in dem ersten Eaum oder Abteil verbleibt,oder aber die Menge der Flüssigkeit, die
verdampft und in einem zweiten Abteil der Vorrichtung gesammelt
wurde, wird eine Anzeige erhaluen, die im wesentlichen dem Zeitintegral über die von dem !Radiator angenommene
Temperatur proportional ist. Obwohl diese Vorrichtungen in großem Umfang im Gebrauch sind, haben sie manche Nachteile.
Vor allem ist die Verdampfung der Flüssigkeit nur eine Funktionier Temperatur, die der Radiator erreicht, während
die Wärmemenge, die' der Radiator an den Raum abgibt, in dem er sich befindet, von der Temperaturdifferenz zwischen dem
Radiator und dem Raum abhängt. Daher ist die Anzeige, die von diesen bekannten Vorrichtungen geliefert wird, prinzipiell
nicht korrekt. Da weiterhin die Temperatur des Radiators nicht an allenStellen gleich ist und, aus wirtschaftlichen
Gründen, für Jeden Radiator nur ein einziger Wärmemesser verwendet wird, ist es stets besonders schierig,
die günstigste Stelle zum Anbringen der Vorrichtung am Radiator zu wählen. Endlich ist die von solchen Vorrichtungen
gelieferte Anzeige ein relativer Wert, weil es nichr mög- ■
lieh ist, für Jeden Radiator eine Vorrichtung vorzusehen, welche die strukturellen Besonderheiten des Radiators berücksichtigt,
wie beispielsweise die Anzahl der Radiatorelemente. Daher muß für Jede Vorrichtung eine Umrechnungstabelle
vorgesehen werden, die gestattet, für jeden Radiator die erzeugte Wärmemenge aufgrund der Kenntnis der
Menge der verdampften Flüssigkeit zu ermitteln.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Wärmezähler zu schaffen, der es ermöglicht, die vorstehend angegebenen
Nach-ceile der bekannten Vorrichtungen zu vermeiden.
Diese Aufgabe wird nach der Erfindung durch einen Wärmezähler zum Messen der Wärmemenge, der von einem strahlenden
Körper an einen Saum abgegeben wird, in dem sich der strahlende Körper befindet, gelöst, der dadurch gekennzeichnet
ist,
daß am stahlenden Körper die Meßlötstelle und innerhalb
des Baumes die kelte Lötstelle wenigstens eines Thermoelemen
tes derart; .ängeordneυ ist, daß die Meßlötstelle die Temperatur
des strahlenden Körpers und die kalte Lötstelle die im
Raum herrschende Umgebungstemperatur annimmt und das Thermoelement
ein elektrisches Spannungssignal liefert, dessen Größe von der Differenz zwischen der Temperatur des strahlenden
Körpers und der Temperatur des genannten Raumes abhängt , und
daß ein elektrische Ladungen integrierendes Meßgerät vorgesehen ist, das eine dem Zeitintegral der elektrischen
Energie, die mit dem von dem Thermoelement gelieferten elektrischen Spannungssignal verknüpft ist, proportionale
Anzeige liefert.
Die Erfindung wird im folgenden anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles, auf das die Erfindung
jedoch nicht beschränkt ist, näher beschrieben und erläutert.
Es zeigen.
Fig. 1 einige Teile des erfindungsgemäßen Wärmezählers, installiert gemäß einem Anwendungs- .
beispiel, und
Fig. 2 das elektrische Schaltbild des in Fig. 1 teilweise dargestellten Wärmezählers.
In Fig. 1 bezeichnet die Bezugsziffer 10 allgemein einen Radiator bekannter Art, der aus einer Anzahl Radiatorelemente
11 besteht, die von einem Heiz,fiuid durchströmt werden. Auf dem Radiator 10 ist eine Anzahl von "Meßlötstellen" 1b·, 2b, 5b, 4b, 5b, 6b, 7b, 8b entsprechender
Thermoelemente te. ,tCpt te,, tc^, te,-, "fcCg» ^c1-, und tcg,
die in Fig. 2 dargestellt sind, angeordnet. Im einzelnen sind die ersten vier Meßlötstellen in dem oberen Bereich
des Radiators 10 angeordnet, also an der Seite, an der das Heizfluid zugeführt wird, während die anderen vier
Meßlötstellen im unteren Bereich des Radiators 10 angeordnet sind.
Wie Fig. 2 zeigt, weist jedes Thermoelement te., tc2, tc^
tc^, te,-, tCg, tCo und to« eine entsprechende kalte Lötstelle
1a, 2a, 3a, 4-a, 5a, 6a, 7a und 8a auf, welche kalten
Lötstellen zu den Meßlötstellen der benachbarten Thermoelemente in Serie geschaltet und in einem (nicht
dargestellten) Behälter angeordnet sind, der sich in einem Bereich des Raumes, in dem der Radiator installiert
ist, befindet, wo er die Umgebungstemperatur annehmen kann» Die genannten, in Serie geschalteten Thermoelemente
bilden insgesamt einen aktiven, thermoelektrische!! Wandler 15» der an seinen Klemmen 13, 14- ein elektrisches
Signal erzeugt, das von der Temperaturdifferenz zwischen
dem Radiator 10 und dem Raum abhängt, in dem der Radiator
10 installiert ist.
Die Klemme 13 ist mit den ersten Enden veränderbarer Widerstände 16, 17 verbunden. Das zweite Ende des Widerstandes
16 ist mit der ersten Klemme eines elektrische Ladungen integrierenden Heßgerätes 18 verbunden, während
das zweite Ende des Widerstandes 17 sowohl mit der Klemme 14 als auch der zweiten Klemme des integrierenden
Meßgerätes 18 verbunden ist. Die Widerstände 16 und 17 bilden insgesamt ein passives Dämpfungsnetzwerk 20, welches
es gestattet, die von dem Wandlerelement 15 erzeugten und dem integrierenden Meßinstrument 18 zugeführten
Spannungs- und Stromwerte einzustellen. Das integrierende Meßgerät ist von bekannter Art und weist eine rechteckige
Frontplatte 21 mit einer geradlinigen Skala 22,,die von
einer Anzahl Strichkerben gebildet wird, und eine nicht dargestellte Kapillarrohre auf, in der sich zwei Quecksilbersäulen
23a, 23b und eine elektrolytische Flüssigkeit 24 befinden, die zwischen den beiden Quecksilbersäulen angeordnet ist. Mehr im einzelnen trennt die Flüssigkeit
24 die Menisken der beiden Säulen 23a, 23b, ohne jedoch die elektrische Kontinuität'zwischen den Säulen ·
zu unterbrechen, und erlaubt weiterhin, auf der Skala 22 die Bestimmung der genauen Lage, welche die Menisken der
beiden Säulen 23a und 23b einnehmen. Beim Gebrauch ist die Verschiebung des Elektrolyten in der einen oder anderen
Richtung der Menge an elektrischer Ladung propor- · tional, welche in der einen oder anderen Richtung über
die Klemmen des integrierenden Meßgerätes 18 geleitet wird. Ein entsprechendes Gerät, das äußerst genau und
auch bezüglich der Mindestspannungen, die an die Klemmen
anzulegen sind, sehr empfindlich ist, wird gegenwärtig
von der Firma "CURTIS IKDAOHROIi" unter der Bezeichnung
"electrolytic integrating meter" geliefert.
Die Thermoelemente te. bis tcg? das- integrierende Meßgerät
18 und ggf. das Dämpfungsnetzwerk 20 bilden ein Gerät 25, welches die Menge der Wärme mißt, die im Verlauf
der Zeit von dem Radiator 10 an die Umgebung abgegeben wird.
Anschließend wird nun anhand der Fig. 1 und 2 die Arbeitsweise des Gerätes 25 unter der Annahme beschrieben, daß
das Heizfluid das Innere jedes Elementes 11 des Radiators 10 durchfließt. Unter diesen Bedingungen wird eine
Temperaturdifferenz zwischen den Meßlötstellen 1b bis 8b,
welche im wesentlichen die Temperatur des Heizfluids ha- · ben, und den kalten Lötstellen la bis 8a erzeugt, welche
die Umgebungstemperatur besitzen. Demgemäß erzeugt jedes Thermoelement te,, bis tcß eine elektromotorische Kraft,
die der obengenannten Temperaturdifferenz proportional
ist und die zu den elektromotorischen Kräften addiert wird, die von den benachbarten Thermoelementen erzeugt
werden. Demgemäß besteht zwischen den Klemmen 13 und 14 eine Gleichspannung, die einen Stromfluß durch das integrierende
Meßgerät 18 erzeugt, so daß durch Überwachen der Verschiebung des Elektrolyten 24 relativ zur Skala
die Möglichkeit besteht, eine Anzeige für·die Wärmeenergie zu erhalten, die der Radiator 10 an die Umgebung abgegeben
hat.
Wenn der Elektrolyt 24 ein Ende der Skala 22 erreicht ■ hat, ist es ausreichend, die Stromrichtung umzukehren,
indem beispielsweise die Klemmen 13 und 14 vertauscht
werden, wodurch auch die Richtung der Verschiebung des
Elektrolyten selbst umgekehrt wird. Es ist zweckmäßig, das Dämpfungsnetzwerk 20 in solcher Weise einzustellen,
daß nicht mehr als eine Folaritatsumkehrung für jede
jährliche Heizperiode erforderlich ist.
Die Analyse der Eigenschaften der nach den Lehren der
Erfindung ausgebildeten Vorrichtung 25 läßt erkennen, daß diese Vorrichtung die Wachteile der oben behandelten
bekannten Vorrichtungen vermeidet.
Vor allem erfolgt die Messung der Wärmemenge, die von dem Radiator an die Umgebung abgegeben wird, in einer
prinzipiell korrekten Weise, weil nun die Messung die Temperaturdifferenz anstelle des absoluten Wertes der
vom Radiator erreichten Temperatur berücksichtigt.
Weiterhin fiih-rt" die Kombination eines aktiven thermoelektrischen
und extrem genauen Sensors, wie es ein Thermoelement ist, mit einem elektrische Ladungen integrierenden
Meßgerät, das auf minimale Signalwerte anspricht und ebenfalls extrem genau' ist, wie beispielsweise
das elektrolytische integrierende Meßgeräte der Firma INDACHRON, zu einem Wärmemesser hoher Präzision,
der zugleich keinen Netzanschluß benötigt. Dank der geringen Kosten der verwendeten Komponenten ist auch das
erfindungsgemäße Gerät selbst außerordentlich wirtschaftlich, so daß es zu einem sehr geringen Preis
vertrieben werden kann.
Die von dem integrierenden Meßgerät 18 gelieferte Anzeige
kann in üblichen Einheiten erfolgen, wie es Fig. 2 zeigt, oder, bei geeigneter Justierung der das Dämpfungsnetzwerk
bildenden Widerstände 16, 1? auch in Wärmeeinheiten. "Wenn die Vorrichtung 25 zur Messung der Wärmemenge
benutzt werden soll, die von Radiatoren mit
unterschiedlichem Aufbau oder mit einer unterschiedlichen Anzahl von Elementen gebildet wird, ist es ausreichend,
das Dämpfungsnetzwerk 20 auszutauschen.
Endlich versteht es sich, daß Modifikationen und Variationen
gegenüber dem als Ausführungsbeispiel beschriebenen Gerät 25 möglich sind, ohne den Rahmen der Erfindung
zu verlassen.
Beispielsweise könnte die Skala 22 des integrierenden Meßgerätes 18 längs des Rohres, welches die Flüssigkeit
enthält, verschiebbar sein, um die Stellung des Elektrolyten 24 zu Beginn der Saison jeden Jahres mit dem Skalen-Nullpunkt-
in Deckung bringen zu können. Unter Berücksichtigung der Tatsache, daß die Verschiebung des Elektrolyten
24- in entgegengesetzten Richtungen stattfinden kann, könnten auf der Skala 22 weitere Skalenstriche
angebracht sein, die zu der ..in Fig. 2 dargestellten
Skala in entgegengesetzter Richtung zunehmende Werte bezeichnen.
Um in einer Wohnung das Ablesen der Gesamtmenge der von den.in den verschiedenen Räumen installierten Radiatoren
an die Umgebung abgegebenen Wärme zu erleichtern, kann in jedem Raum ein Wandler 13 mit dem entsprechenden passiven
Dämpfungsnetzwerk 20 angeordnet und ein einziges elektrolytisches integrierendes Meßgerät. 18 vorgesehen
sein, dem die Signale, die von den verschiedenen Wandlern erzeugt und mittels der zugeordneten passiven Dämpfungsnetzwerke korrigiert worden sind, zugeführt werden. In
diesem Fall sollten die Ausgangsklemmen dieser passiven Netzwerke in solcher Weise in Serie geschaltet sein, daß
die entsprechenden elektrischen Signale miteinander in Phase sind.
Leerseite
Claims (6)
1./ Wärmezähler zum Messen der Wärmemenge, die von
einem strahlenden Körper an einen Raum abgegeben wird, in dem sich der strahlende Körper befindet,
^ . ' dadurch gekennzeichnet, daß am strahlenden .Körper
(10) die Meßlötstelle (1b) und innerhalb des Raumes die kalte Lötstelle (1c) wenigstens
eines Thermoelementes (te.) derart' angeordnet
sind, daß die Meßlötstelle (1b) die Temperatur des strahlenden Körpers (10) und die kalte Lötstelle
(ic) die im Raum herrschende Umgebungstemperatur
ρητή mint und das Thermoelement ein
elektrisches Spannungssignal liefert, dessen
Größe von der Differenz zwischen der Temperatur des strahlenden Körpers (10) und der Temperatur
des genannten Raumes abhängt, und daß ein elektrische Ladungen integrierendes Meßgerät·(18)
ltea" vorgesehen ist, das eine dem Zeitintegral der
elektrischen Energie, die mit dem von dem Thermoelement
gelieferten elektrischen Spannungssignal verknüpft ist, proportionale Anzeige liefert.
2. Wärmezähler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß es eine Anzahl von in Serie geschalteten Thermoelementen (te. bis tcg) umfaßt.
3. Wärmezähler nach Anspruch 2,· dadurch gekennzeichnet, daß jedes der Thermoelemente (te,, bis tCr.)
eine Meßlötstelle (1b bis 8b) aufweist, die an einer zugeordneten Stelle des strahlenden Körpers
(10) .angeordnet ist.
4. Wärmezähler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrische
Ladungen integrierende Meßgerät (18) ein elektrolytisches Meßgerät ist.
5. Wärmezähler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen
dem !Thermoelement (te,,) und dem elektrische Ladungen
integrierenden Meßgerät (18) ein passives Dämpfungsnetzwerk (20) angeordnet ist.
6. Wärmezähler nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das passive Dämpfungsnetzwerk (20) ein
oder mehr veränderbare Widerstände (16, 17). enthält.
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