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Elektronischer Wärmeabgabezähler an Warmwasser-Heizkörpern
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Die Erfindung bezieht sich auf einen elektronischen Wärmeabgabezähler
an Warmwasser-Heizkörpern zur Ermittlung der Heizkosten in Mehrfamilienhäusern der
durch den Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Gattung.
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Für die Ermittlung der Heizkosten in Mehrfamilienhäusern, die entweder
im Jahresrhythmus oder für eine bestimmte Heizperiode durchgeführt wird, werden
bis heute in aller Regel nach dem Verdunstungsprinzip arbeitende Meßgeräte verwendet,
die im wesentlichen in der Mitte des Heizkörpers angeordnet werden und eine mit
einer Strichskala versehene Ampulle in einer plombierbaren Anordnung aufweisen,
welche eine durch die damit an dieser Strichskala ablesbare Wärmeabgabe des Heizkörpers
verdunstbare Flüssigkeit enthält.
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Da solche nach dem Verdunstungsprinzip arbeitende Meßgeräte größere
Meßungenauigkeiten ergeben, ist bei dieser Ermittlung der Heizkosten noch ein entsprechende
Korrekturfaktoren pauschal berücksichtigendesBerechnungssystem eingegliedert, mit
dem die tatsächlichen Heizkosten eines Hauses an den für die einzelnen Wohnungen
mittels solcher Meßgeräte gemessenen Wärmeverbrauch angeglichen werden.
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Diese Art der Ermittlung der Heizkosten in.Mehrfamilienhäusern ist
daher für jeden Wohnungsinhaber mangels einer präzisen Nachprüfbarkeit entsprechend
unbefriedigend, wobei ihm als Folge des Arbeitsprinzips dieser Meßgeräte auch die
Möglichkeit einer Überprüfung des aktuellen Wärmeverbrauchs bis zu einem beliebigen
Zeitpunkt innerhalb einer Ablesungsperiode genommen ist.
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Die Wärmeabgabe von Warmwasser-Heizkörpern ergibt sich aus der mittels
Thermostatventilen in Abhängigkeit von der Raumtemperatur steuerbaren Differenz
zwischen der Vorlauftemperatur und der Rücklauftemperatur des Heizwassers. Dabei
ist bei einer Heizungsanlage die spezifische
Heizleistung aller
daran angeschlossener Heizkörper zum Erreichen einer Raumtemperatur von 200C mit
eine Vorlauf temperatur von 900C und einer Rücklauftemperatur von 70°C nach DIN
4703 genormt, wobei diese Normwerte für jede Heizungsanlage berücksichtigt werden
müssen. Bekannt ist, daß die Wärmeabgabe der einzelnen Heizkörper einer solchen
Heizungsanlage für eine Ermittlung der Heizkosten dadurch präziser als mit den vorerwähnten
Verdunstungs-Meßgeräten erfaßt werden kann, daß an jedem Heizkörper mittels eines
elektronischen Wärmeabgabezählers der angegebenen Gattung außer der Rücklauftemperatur
auch die Vorlauftemperatur mittels eines weiteren Temperaturfühlers ermittelt wird
sowie die den Heizkörper durchströmende und durch das zugeordnete Thermostatventil
in Abhängigkeit von der durch seinen Temperaturfühler ermittelten Raumtemperatur
geregelte Wassermenge, für deren Erfassung dabei aber ein zusätzlicher Wassermengenzähler
in die Vorlaufleitung des Heizkörpers stromabwärts von dem Thermöstatventil eingebaut
werden muß.
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Die Herstellungs- und Installationskosten solcher Wärmeabgabezähler,
die auch eine aufwendige elektrische Verkabelung erfordern, sind jedoch wirtschaftlich
nicht zu vertreten, so daß sich ihre Verwendung bis heute auf Laborzwecke beschränkt.
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Die Erfindung, wie sie in den Patentansprüchen gekennzeichnet ist,
löst die Aufgabe, einen elektronischen Wärmeabgabezähler der angegebenen Gattung
bereitzustellen, der wie die bekannten Verdunstungs-Meßgeräte an Warmwasser-Heizkörpern
zur Ermittlung der Heizkosten in Mehrfamilienhäusern angebracht werden kann und
den Wärmeverbrauch mit der durch die Flüssigkristallanzeige des Mikrorechners ständig
gegebenen Ablesemöglichkeit präziser erfassen läßt.
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Die durch die Erfindung erzielbaren Vorteile liegen im wesentlichen
darin, daß ein in einfacher Weise an der
Rücklaufleitung jedes Heizkörpers
montierbarer Wärmeabgabezähler zur Verfügung gestellt wird, der nur auf eine ständige
Messung der Rücklauftemperatur und der Raumtemperatur angewiesen ist. Indem bei
der Berechnung der Wärmeabgabe die spezifische Heizleistung des Heizkörpers und
der Korrekturfaktor vorgegebene Rechengrößen darstellen, deren Berechnungsmethode
für Warmwasser-Heizkörper der verschiedensten Ausführungsformen nach den in DIN
4703 genormten Vorschriften festgelegt bzw. daraus ableitbar ist, kann der Mikrorechner
mit einem entsprechend einfachen Rechensystem gebaut werden, um auch ohne Berücksichtigung
der Vorlauf temperatur und der den Heizkörper durchströmenden Wassermenge präzise
Meßwerte zu ergeben, die durch die ständig erfolgende Anzeige an der Flüssigkristallanzeige
den tatsächlichen Wärmeverbrauch jetzt für den Wohnungsinhaber wesentlich durchschaubarer
macht. Die Berücksichtigung nur der Raumtemperatur und der Rücklauftemperatur als
veränderliche Größen bei dieser Berechnung der Wärmeabgabe leitet sich dabei aus
der Systematik eines mit Warmwasser-Heizkörpern ausgerüsteten Heizsystems ab, daß
nur bei einem Unterschied dieser Temperaturen eine Wärmeabgabe stattfinden kann
und mithin die auf eine Vor auf temperatur von 900C und eine Rücklauftemperatur
von 700C bei einer Raumtemperatur von 200C berechnete Heizleistung des Heizkörpers
bei einer Gleichheit der Rücklauftemperatur und der Raumtemperatur Null ist, während
sie bei einer Rücklauftemperatur von 700C ihren Maximalwert annimmt. Wird der Wasserdurchlauf
durch den Heizkörper durch ein Thermostatventil geregelt, um damit in einer weiteren
Abhängigkeit von der Raumtemperatur die Wärmeabgabe zu beeinflussen, so stellt auch
dann die Berücksichtigung nur der Rücklauftemperatur als veränderliche Rechengröße
in ihrem Unterschied gegenüber der Raumtemperatur eine zuverlässige Berechnung der
abgegebenen Wärme sicher, da ein solches Thermostatventil den Wasserdurchlauf durch
den Heizkörper so stark drosseln kann, daß auch bei einer hohen Vorlauftemperatur
eine niedrige
Rücklauftemperatur an dem Heizkörper erhalten wird,
wenn durch die Raumtemperatur keine Wärmeabgabe diktiert wird. Der erfindungsgemäße
Wärmeabgabezähler kann damit aber unabhängig von bestimmten Regeleinrichtungen für
die Wassertemperatur des brennergeheizten Heizkessels in jede existierende Heizungsanlage
mit an einen Heizungsvorlauf und an einen Heizungsrücklauf angeschlossenen Heizkörpern
integiert werden, womit seine universelle Verwendbarkeit sichergestellt ist.
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Diese ohne größere Installationskosten gewährleistete universelle
Verwendbarkeit des erfindungsgemäßen Wärmeabgabezählers kann ohne größere Mehrkosten
weiter vergrößert werden. Wenn der Wärmeabgabezähler die piombierbare Ausführungsform
erhält, dann könnte die durch den Mikrorechner vorgenommene Berechnung der abgegebenen
Wärme noch dadurch manipuliert werden, daß der neben der Rücklaufleitung zur Ermittlung
der Raumtemperatur angeordnete Temperaturfühler wärmeisoliert wird, um ohne eine
Beeinflussung der aus der Rücklauftemperatur abgeleiteten Heizleistung des Heizkörpers
eine höhere Raumtemperatur vorzutäuschen. Wenn daher der Mikrorechner auch noch
eine entsprechende Logikschaltung erhält, die beim Überschreiten einer Raumtemperatur
von beispielsweise 280C den für die Berechnung der Wärmeabgabe berücksichtigten
Korrekturfaktor erhöht, dann wird jede diesbezügliche Manipulation mit der Abrechnung
entsprechend höherer Heizkosten bestraft. Eine solche Logikschaltung des Mikrorechners
kann dabei auch so verfeinert werden, daß sie diese Erhöhung des Korrekturfaktors
temperaturabhängig in verschiedenen Stufen vornimmt. Weiter kann für den Speicher
eine Anschlußleitung für eine Druckvorrichtung und/oder einen Service-Computer vorgesehen
werden, um damit die Möglichkeit zu erhalten, den aktuellen Speicherinhalt für Abrechnungszwecke
automatisch auszudrucken, womit sich Serviceunternehmen nicht mehr dem Vorwurf eines
falschen Ablesens ausgesetzt fühlen können und es damit bei Verwendung
eines
entsprechend progammierten Service-Computers auch möglich ist, eine sofortige Rechnung
unter Berücksichtigung des gesamten Ölverbrauchs der Heizungsanlage, des Warmwasserverbrauchs
usw. für jede beliebige Abrechnungsperiode anteilig zu erstellen. Wenn dann auch
noch das Löschen des Speicherinhaltes für jeden Austausch der Batterien des Mikrorechners
automatisch sichergestellt wird, dann hat damit der Verbraucher eine optimale Gewährleistung
dafür, daß die Berechnung der Heizkosten dem tatsächlich erfolgten Wärmeverbrauch
entspricht.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung nur schematisch
dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Die Zeichnung zeigt ein Blockdiagramm
des elektronischen Wärmeabgabezählers.
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Der Wärmeabgabezähler umfaßt in einer Anordnung außerhalb eines plombierbaren
Gehäuses, das mittels einer Rohrschelle od.dgl. zur Befestigung an der Rücklaufleitung
eines Warmwasser-Heizkörpers vorgesehen ist, einen ersten Temperaturfühler 1 zur
Ermittlung der Rücklauftemperatur des Heizkörpers und einen zweiten Temperaturfühler
2, der die neben der Rücklauf leitung vorherrschende Raumtemperatur ermitteln läßt.
Die beiden Temperaturfühler 1 und 2 sind an einen innerhalb des Gehäuses angeordneten
elektronischen Umschalter 3 angeschlossen, der über eine Anschlußleitung 4 durch
einen mit Batterien 5 betriebenen Mikrorechner 6 gesteuert wird. An den Mikrorechner
6 ist ein Taktgeber 7 angeschlossen, der alle 6 Minuten eine Rechenoperation für
die dann aktuellen Meßwerte für die Rücklauftemperatur und die Raumtemperatur auslöst,
die über den Umschalter 3 und einen Komparator 8 dem Rechnersystem des Mikrorechners
6 zugeführt werden.
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Für diese Rechenoperation des Mikrorechners 6 wird außer den Meßwerten
für die Rücklauftemperatur und für die Raumtemperatur noch die auf eine Vorlauftemperatur
von 900,
eine Rücklauftemperatur von 700C und eine Raumtemperatur
von 200C genormte spezifische Heizleistung des Heizkörpers als eine Vorgabegröße
berücksichtigt, die mittels eines an den Mikrorechner 6 angeschlossenen Kodierschalters
9 bei der Installation des Wärmeabgabezählers eingestellt werden kann. Weiterhin
wird bei dieser Rechenoperation ein Korrekturfaktor mit dem Wert 0,002 berücksichtigt,
dessen Größe sich aus der abweichenden Heizleistung des Heizkörpers bei anderen
Raumtemperaturen dadurch ableiten läßt, daß die genormte Heizleistung des Heizkörpers
einen Unterschied von 50 K zwischen der Rücklauftemperatur und der Raumtemperatur
voraussetzt, so daß unter Zugrundelegung eines Faktors 1,0 für diese genormte Heizleistung
ein Faktor 0,02 pro Grad abweichender Raumtemperatur erhalten wird. Indem nun bei
der Rechenoperation zunächst eine Differenz aus den Meßwerten für die Rücklauftemperatur
und für die Raumtemperatur gebildet und dann mit dieser Differenz ein Produkt mit
dem Vorgabewert für die spezifische Heizleistung des Heizkörpers gebildet wird,
die nach den beispielsweise für Gliederheizkörper in DIN 4703 Teil 1 genormten Vorschriften
in Watt/h berechnet wird, ergibt sich dadurch für diese in Intervallen von 6 Minuten
durchgeführte Rechenoperation ein Wert von 0,002 für diesen Korrekturfaktor, um
für die abgegebene Wärme alle 6 Minuten ebenfalls einen Meßwert in Watt/h zu erhalten.
Dieser Meßwert wird dann in einen Speicher 10 des Mikrorechners 6 übernommen und
gleichzeitig über eine Treiberschaltung 11 an einer Flüssigkristallanzeige 12 angezeigt.
Sofern diese Anzeige, die durch eine noch verwirklichte Addierschaltung in den durch
den Taktgeber 7 vorgegebenen Intervallen eine Veränderung erfährt, den Wärmeverbrauch
in kW/h angeben soll, dann muß lediglich der Korrekturfaktor auf den Wert 2x10 verändert
werden, und eine entsprechende Anpassung dieses Korrekturfaktors hat auch dann zu
erfolgen, wenn der Taktgeber 7 für eine Durchführung der Rechenoperationen in anderen
Zeitintervallen eingestellt wird.
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Der Mikrorechner 6 weist schließlich auch noch eine mit seinem Speicher
verbundene Anschlußleitung 13 auf, an die über einen Adapter 14 am Gehäuse des Wärmeabgabezählers
eine Druckvorrichtung oder ein Service-Computer angeschlossen werden kann. Damit
kann der Speicherinhalt jederzeit ausgedruckt oder in den Service-Computer übernommen
werden. Weiterhin ist in den Anschluß der Batterien 5 an den Mikrorechner 6 eine
Löscheinrichtung integriert, die bei jedem Austausch der Batterien ein Löschen des
Speicherinhaltes bewirkt, wobei die Anordnung der Batterien innerhalb des plombierten
Gehäuses des Wärmeabgabezählers sicherstellt, daß dieser Austausch nicht von Unbefugten
vorgenommen werden kann, noch bevor der an der Flüssigkristallanzeige 12 außerhalb
des Gehäuses aktuell angezeigte Meßwert für den Wärmeverbrauch für die Ermittlung
der Heizkosten registriert worden ist. Wenn anstelle von Batterien ein Netzanschluß
für den Mikrorechner vorgesehen ist, dann müssen dafür entsprechende Vorkehrungen
getroffen sein, um ein unbefugtes Löschen des Speicherinhalts zu verhindern.