DE3309315A1 - Measuring instrument for measuring quantities of heat - Google Patents
Measuring instrument for measuring quantities of heatInfo
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Abstract
Description
Meßvorrichtung zum Messen von WärmemengenMeasuring device for measuring amounts of heat
Die Erfindung betrifft eine Meßvorrichtung zum Messen von Wärmemengen, insbesondere für Heizkörper bei Zentralheizungsanlagen. The invention relates to a measuring device for measuring amounts of heat, in particular for radiators in central heating systems.
Die Messung verbrauchter oder erzeugter Wärmemengen ist in vielen Bereichen der Technik und des täglichen Lebens von erheblicher Bedeutung. Dies gilt beispielsweise besonders bei der Ermittlung der Heizungskosten in Mehrfamilienhäusern, bei denen ein zentraler Heizkessel als Wärmeerzeuger vorhanden ist. Hier kommt es darauf an, die anteiligen Heizungskosten jedes Haushalts an den Gesamtheizungskosten zu ermitteln, wofür eine separate Wärmemengen-Messung für jeden Haushalt erforderlich ist.The measurement of used or generated amounts of heat is in many areas of technology and everyday Of considerable importance. This is particularly true, for example, when determining heating costs in apartment buildings where a central boiler is available as a heat generator. Here comes it is important to determine the heating costs of each household as a proportion of the total heating costs, for which a separate heat quantity measurement is required for each household.
Es sind bereits verschiedene Meßverfahren bekannt, und COPY" zwar sowohl bei dezentralen als auch bei zentralen Heizungsanlagen. Bei dezentralen Anlagen (z.B. mit Strom oder Gas) läßt sich eine Messung recht einfach und genau mit einem Gaszähler oder dem üblichen elektrischen Zähler durchführen.Various measuring methods are already known, and COPY " both with decentralized and centralized heating systems. In the case of decentralized systems (e.g. with electricity or gas) a measurement can be carried out quite easily and precisely with a gas meter or the usual electrical meter carry out.
Im Gegensatz dazu ist es bei Zentralheizungsanlagen, bei denen Flüssigkeiten oder Gase, wie Luft oder Wasser, als "Transportmedium" für die Wärme vorausgesetzt wird, bis heute nicht befriedigend gelungen, die Messung der Wärmemengen mit der gewünschten Genauigkeit durchzuführen. Am häufigsten angewendet werden die sogenannten Kalorimeter, die am Heizkörper zwischen zwei Rippen angeordnet werden und nach dem Verdunstungsprinzip arbeiten.In contrast, it is in central heating systems where liquids or gases, such as air or water, are used as "Transport medium" for the heat is assumed, until today the measurement of the heat quantities has not been successful to be carried out with the desired accuracy. The most commonly used are the so-called calorimeters, which are arranged on the radiator between two ribs and work according to the evaporation principle.
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Die Kalorimeter besitzen eine Glasröhre, die mit einer -' sehr langsam verdunstenden Flüssigkeit gefüllt ist. jThe calorimeters have a glass tube with a - ' very slowly evaporating liquid is filled. j
Ähnlich wie bei einem Thermometer wird der Flüssigkeitspegel abgelesen, und über die Menge der verdunsteten Flüssigkeit wird die Wärmemenge bestimmt.Similar to a thermometer, the liquid level is read, and the amount of evaporated Liquid is used to determine the amount of heat.
Der bekannten Meßvorrichtung haften mehrere Nachteile an. Als gravierend ist hervorzuheben, daß das Meßergebnis wegen des verwendeten Verdunstungsprinzips sehr ungenau ist. Dies kann für den einzelnen Haushalt zu überhöhten Heizungskosten führen, die an sich gar nicht berechtigt wären.The known measuring device has several disadvantages. It should be emphasized as serious that the measurement result is very imprecise because of the evaporation principle used. This can be for the individual household lead to excessive heating costs, which in themselves would not be justified.
Die Verdunstung einer Flüssigkeit ist bekanntlich auch abhängig von der relativen Luftfeuchtigkeit, die in dem beheizten Zimmer vorhanden ist. Dadurch können - ungewollt oder auch gewollt - die Meßwerte für die verbrauchte Wärmemenge leicht verfälscht werden. The evaporation of a liquid is known to be dependent on the relative humidity, which is present in the heated room. As a result, the measured values can - unintentionally or intentionally - easily falsified for the amount of heat consumed.
Nachteilig bei den bekannten Meßvorrichtungen in Form der Kalorimeter ist ferner der Umstand, daß die Meßskala zum Ablesen der verdunsteten Flüssigkeitsmenge nur sehr kurz ist, was zu einer ungenauen Ablesung der Meßwerte führt. Die Ausbildung einer längeren Skala scheidet zum einen aus, weil dadurch die Meßvorrichtung unhandlich wird, und zum anderen würden sich dadurch auch die Kosten für die Meßvorrichtung erhöhen. Im übrigen ist es auch von Nachteil, daß die bekannten Kalorimeter auch mit der kurzen Meßskala schon verhältnismäßig teuer sind.Another disadvantage of the known measuring devices in the form of calorimeters is the fact that the Measuring scale for reading off the amount of evaporated liquid is very short, resulting in an inaccurate reading the measured values leads. On the one hand, the formation of a longer scale is ruled out because it means the Measuring device becomes unwieldy, and on the other hand, this would also increase the costs of the measuring device raise. In addition, it is also disadvantageous that the known calorimeters also have the short measuring scale are already relatively expensive.
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Bei einem anderen bekanntgewordenen Meßverfahren für Wärmemengen bei Warmwasserheizungen wird in das zum Heizkörper führende Heizungsrohr ein Wasserzähler eingesetzt, um ein Maß für die zugeführte Warmwassermenge zu erhalten. Dabei wird entgegen der tatsächlichen Praxis vorausgesetzt, daß das einströmende warme Wasser immer die gleiche Temperatur ausweist.In another known measurement method for amounts of heat in hot water heating is in the for Radiator leading heating pipe a water meter used to measure the amount of hot water supplied to obtain. Contrary to actual practice, it is assumed that the inflowing warm water always shows the same temperature.
Bei Anwendung dieses Meßverfahrens ist zu berücksichtigen, daß die Temperatur des in den Heizkörper einströmenden Wassers von der Temperatur des abfließenden Wassers abweicht, da der Heizkörper Wärme abstrahlt. Deshalb ist die Verwendung der Wasserzähler ebenfalls sehr ungenau.When using this measuring method, it must be taken into account that the temperature of the in the radiator Inflowing water differs from the temperature of the outflowing water because the radiator heats radiates. Therefore the use of the water meter is also very imprecise.
Ein weiterer entscheidender Nachteil besteht noch darin, daß sich die Wasserzähler nicht bzw. nur mit einem erheblichen Aufwand nachträglich in Heizungsanlagen einbauen lassen. Selbst wenn ein Wasserzähler gleich zu Beginn bei Installation der Heizung eingebaut wird, sind die Einbaukosten sehr hoch, so daß diese Lösung aus wirtschaftlichen Gründen häufig ausscheidet. Another decisive disadvantage is that the water meter is not or only with one allow considerable effort to be retrofitted in heating systems. Even if a water meter right at the beginning when installing the heater is installed, the installation costs are very high, so that this solution is often ruled out for economic reasons.
Zusammenfassend ist festzustellen, daß die bekanntenIn summary, it can be stated that the known
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Meßvorrichtungen zum Messen von Wärmemenqen sowohl aus wirtschaftlichen Gründen als auch aus Gründen der Genauigkeit der Ablesung und der Anzeige nicht befriedigen können. Außerdem tauchen Schwierigkeiten auf, wenn eine vorhandene Heizungsanlage mit einer Meßvorrichtung nachgerüstet werden soll. Dies ist nur mit dem in anderer Hinsicht als nachteilig anzusehenden Kalorimeter möglich. In der Praxis besteht somit ein erhebliches Bedürfnis nach einer anderen Meßvorrichtung, welche die zuvor beschriebenen Nachteile nicht besitzt.Measuring devices for measuring heat quantities both for economic reasons and for reasons of The accuracy of the reading and the display cannot be satisfactory. Difficulties also crop up when an existing heating system is to be retrofitted with a measuring device. This is just possible with the calorimeter, which is to be regarded as disadvantageous in other respects. In practice there is thus there is a significant need for another measuring device which can overcome the disadvantages described above does not own.
Hier greift die Erfindung ein, der die Aufgabe zugrunde liegt, eine Meßvorrichtung zum Messen von Wärmemengen zu schaffen., welche eine sehr genaue Meßgröße für die Ermittlung der Heizkosten liefert, und welche trotzdem einfach im Aufbau und kostengünstig in der Anschaffung ist. Außerdem soll die Meßvorrichtung auch ohne weiteres nachträglich bei bereits vorhandenen Heizungsanlagen vorgesehen werden können.This is where the invention comes in, the object of which is to provide a measuring device for measuring To create quantities of heat, which provides a very precise measurand for determining the heating costs, and which is still easy to set up and inexpensive to purchase. In addition, the Measuring device can easily be provided retrospectively in already existing heating systems can.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Meßvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 gekennzeichnet durch einen temperaturabhängigen Zeitintervallgenerator und ein Zählwerk zum Zählen der in Abhängigkeit von der Temperatur erzeugten Zeitintervalle.To achieve this object, the measuring device according to the preamble of claim 1 is characterized by a temperature-dependent time interval generator and a counter for counting the dependent time intervals generated by temperature.
Die Erfindung beschreitet den völlig neuen Weg, die Wärmemenge nicht über die temperaturabhängige Verdunstung einer Flüssigkeit oder über eine Durchflußmengenmessung, sondern durch eine einfache Zeitmessung zu bestimmen, wobei die Zeitmessung temperaturabhängig durchgeführt wird.The invention takes a completely new approach, the amount of heat not via the temperature-dependent evaporation a liquid or a flow rate measurement, but by a simple time measurement to be determined, the time measurement being carried out as a function of the temperature.
Der Stand der Technik bietet für eine Zeitmessung eine Vielzahl einfacher und preiswerter Lösungen an, so daß auch die erfindungsgemäße Meßvorrichtung einfach im Aufbau und preiswert in der Anschaffung gestaltet werden' kann. Das Prinzip der Erfindung besteht also darin·, eine Zeitmessung in Abhängigkeit der Temperatur durchzuführen. Besonders einfach und vorteilhaft ist eine Ausgestaltung der Erfindung, bei der für die Zeitmessung ein üblicher Oszillator zugrunde gelegt wird, welcher in Abhängigkeit von der Umgebungstempe-The prior art offers a variety of simple and inexpensive solutions for a time measurement, so that The measuring device according to the invention can also be designed to be simple in structure and inexpensive to purchase ' can. The principle of the invention is thus to perform a time measurement as a function of the temperature. One is particularly simple and advantageous Embodiment of the invention in which a conventional oscillator is used as the basis for the time measurement which depends on the ambient temperature
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ratur elektrische Schwingungen erzeugt, die von einem elektronischen Zähler gezählt und anschließend digital angezeigt werden. Es sei an die bekannten digitalen Armbanduhren erinnert, die verdeutlichen, daß sich solche Zeitmesser preiswert und in kompakten Abmessungen aufbauen lassen.rature electrical vibrations are generated, which are counted by an electronic counter and then digitally are displayed. Let us remind you of the well-known digital wristwatches that make it clear that such timepieces can be built inexpensively and in compact dimensions.
Bei der Erfindung wird der Effekt ausgenutzt, daß die von dem Oszillator erzeugte Frequenz temeparturabhängig ist, weshalb normalerweise besondere Temperatur-Stabilisierungsschaltungen vorgesehen werden. Eine solche Temperaturstabilisierung wird bei der Erfindung bewußt weggelassen, um eine Abhängigkeit zwischen der Temperatur und der erzeugten Frequenz zu erzielen. Je höher die Umgebungstemperatur ist, um so höher ist auch die Frequenz, das heißt, der Zeitmesser zählt mehr Schwingungen in einer vorgegebenen Zeiteinheit, und entsprechend höher wird der auf einer digitalen Anzeige dargestellte Wert sein.The invention makes use of the effect that the frequency generated by the oscillator is temperature-dependent is why usually special temperature stabilization circuits are provided. Such temperature stabilization is deliberately omitted in the invention in order to avoid a dependency between the Temperature and the generated frequency. The higher the ambient temperature, the higher it is also the frequency, that is, the timer counts more oscillations in a given time unit, and the value shown on a digital display will be correspondingly higher.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß es bei der Ermittlung der anteiligen Heizungskosten völlig ausreichend ist, wenn in einem Mehrfamilienhaus lediglich die proportionalen Anteile der einzelnen Haushalte an den Gesamt-Heizungskosten genau ermittelt werden.Dieser grundlegende Gedanke, für den die Erfindung einen verblüffend einfachen Weg aufzeigt, sei nachfolgend näher erläutert.The invention is based on the knowledge that it is completely sufficient to determine the proportional heating costs is when in an apartment building only the proportional shares of the individual households the total heating costs can be determined exactly. This fundamental idea for which the invention shows astonishingly simple way is explained in more detail below.
Mit Hilfe üblicher Teilerstufen kann die von dem Oszillator in Abhängigkeit von der Temperatur erzeugte Frequenz so weit heruntergeteilt werden, daß der nachfolgende elektronische Zähler nur noch die Tage - also 365 Tage im Jahr - zählt (selbstverständlich sind auch andere Unterteilungen möglich).With the help of conventional divider stages, the generated by the oscillator as a function of the temperature Frequency are divided down so far that the following electronic counter only the days - that is 365 days a year - counts (of course, other subdivisions are also possible).
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Der Einfachheit halber sei angenommen, daß drei Haushalte mit jeweils nur einem Heizkörper vorhanden sind. Wenn nun bei Verwendung der erfindungsgemäßen Meßvorrichtung nach Ablauf eines Jahres, wenn die verbrauchten Wärmemengen abgelesen werden sollen, alle drei Zähler einen Zählerstand von "365" aufweisen, so bedeutet dies, daß die Gesamtheizungskosten zu gleichen Anteilen von jeweils 1/3 aufzuteilen sind. Für den Fall, daß ein Haushalt besonders viel Wärmeenergie verbraucht hat, wird der Zähler der zugehörigen Meßvorrichtung einen entsprechend höheren Zählerstand aufweisen, wodurch sich anteilmäßig ein höherer Anteil an den Gesamtheizungskosten ermitteln läßt.For the sake of simplicity, assume that there are three households with only one radiator each. If now when using the measuring device according to the invention after a year when the consumed Heat quantities are to be read, all three counters have a count of "365", this means that the total heating costs are to be divided equally between 1/3. In the event that a household has consumed a particularly large amount of heat energy, the counter is the associated Measuring device have a correspondingly higher counter reading, which proportionally results in a higher one Can determine the share of the total heating costs.
Ein bedeutsamer Vorteil der Erfindung liegt darin, daß man trotz des einfachen Aufbaus und trotz der geringen Kosten für die neue Meßvorrichtung eine sehr hohe Genauigkeit erzielen kann. Diese Genauigkeit läßt sich praktisch beliebig erhöhen, wenn der Oszillator eine sehr hohe Frequenz besitzt, und wenn die anschließende Teilung reduziert wird. Beispielsweise ist es möglich, der digitalen Anzeige - auf ein Jahr bezogen nicht nur 365 Impulse, sondern ein Vielfaches davon zuzuführen. Je höher die angezeigte Zahl gewählt wird, um so genauer läßt sich die Ablesung - und damit die Quotenaufteilung auf die einzelnen Haushalte - durchführen. A significant advantage of the invention is that despite the simple structure and despite the small Cost of the new measuring device can achieve a very high accuracy. This accuracy can be Increase practically arbitrarily if the oscillator has a very high frequency, and if the subsequent one Pitch is reduced. For example, it is possible to use the digital display - not based on a year to supply only 365 impulses, but a multiple of them. The higher the displayed number is chosen, the more precisely the reading - and thus the allocation of quotas to the individual households - can be carried out.
Darüberhinaus gestattet die Erfindung in vorteilhafter Weise aber auch, die verbrauchte Wärmemenge direkt anzuzeigen. Zu diesem Zweck ist es lediglich erforderlich, die neuartige Meßvorrichtung vor Inbetriebnahme mittels eines exakten Wärmemengen-Messers zu eichen.In addition, the invention allows in more advantageous But also wise to display the amount of heat consumed directly. For this purpose it is only necessary to calibrate the new measuring device prior to commissioning by means of an exact heat meter.
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Durch entsprechende Auswahl der die Schwingungen des Oszillators teilenden Teilerstufen ist dann auch eine direkte Anzeige der Wärmemenge in Kilokalorien (Kcal) möglich, wobei die Teilerstufen den Umrechnungsfaktor zwischen der Temperaturabhängigkeit des Oszillators und der zugehörigen Wärmemenge berücksichtigen. By appropriate selection of the divider stages dividing the oscillations of the oscillator is then also a direct display of the amount of heat in kilocalories (Kcal) possible, whereby the divider steps the conversion factor between the temperature dependence of the Take into account the oscillator and the associated amount of heat.
Die erfindungsgemäße Meßvorrichtung läßt sich nicht nur auf elektronischer Basis realisieren; es ist auch die Verwendung einer herkömmlichen mechanischen Uhr als Zeitmesser möglich. Dabei wird die bei Uhren bekannte Unruhe beispielsweise so ausgebildet, daß eine Schwingachse mit seitlichen Armen vorgesehen ist, an denen Gewichte befestigt sind. Die Arme werden durch Bimetallstäbe gebildet, wodurch die gewünschte temperaturabhängige Zeitmessung erzielt wird. Wenn sich die Temperatur beispielsweise erhöht, verbiegen sich die Bimetallstäbe, und zwar derart, daß der Abstand zwischen der Schwingachse und den Gewichten verringert wird. Als Folge davon "läuft" die Unruhe schneller, was zu der temperaturabhängigen Zeitmessung führt.The measuring device according to the invention can not only be implemented on an electronic basis; It is also a conventional mechanical watch can be used as a timepiece. This is the one known from watches Unrest, for example, designed in such a way that an oscillating axis with lateral arms is provided which weights are attached. The arms are formed by bimetal rods, creating the desired temperature-dependent Timing is achieved. For example, when the temperature increases, they bend the bimetal rods, in such a way that the distance between the swing axis and the weights is reduced will. As a result, the unrest "runs" faster, which leads to the temperature-dependent time measurement.
Als weiterer besonders vorteilhafter Gesichtspunkt der Erfindung ist auch noch zu erwähnen, daß die neue Meßeinrichtung sich bestens zu einer Nachrüstung an bereits vorhandenen Heizungsanlagen eignet. Zu diesem Zweck kann die Meßvorrichtung durch eine Schelle getragen werden, die einfach um das am Heizkörper angeschlossene Heizungsrohr gelegt und befestigt werden kann.Another particularly advantageous aspect of the invention should also be mentioned that the new Measuring device is ideally suited for retrofitting to existing heating systems. To this Purpose, the measuring device can be carried by a clamp that is simply attached to the radiator Heating pipe can be laid and fastened.
Bei der Ausführungsform der erfindunqsgemäßen Meßrichtung, die auf elektronischer Basis arbeitet, kann als Energiequelle für den Oszillator, den elektronischen ZählerIn the embodiment of the measuring direction according to the invention, which works on an electronic basis can be used as an energy source for the oscillator, the electronic counter
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und die Anzeige in vorteilhafter Weise ein Thermoelement verwendet werden, welches eine ausreichende Energie liefert, um die gesamte Elektronik zu speisen. Hier wird also die zu messende Wärme zusätzlich als Energiequelle für die Meßvorrichtung ausgenutzt. and the display advantageously a thermocouple can be used, which provides sufficient energy to feed the entire electronics. Here, the heat to be measured is also used as an energy source for the measuring device.
Häufig besteht der Wunsch, die Messung der Wärmemenge nicht an dem Heizungsrohr, sondern am Heizkörper bzw. an dessen Rippen selbst vorzunehmen. Wenn die Meßvorrichtung nämlich am Heizungsrohr vor dem Ventil angebracht wird, kann die Messung ungenau werden, wenn das Ventil geschlossen wird. Zwar kühlt der Heizkörper dann schnell ab, vor dem Ventil staut sich aber zunächst noch das heiße Wasser. Dann ist eine Messung an dem Heizkörper selbst genauer.Often there is a desire to measure the amount of heat not on the heating pipe, but on the radiator or to undertake on its ribs itself. If the measuring device is namely on the heating pipe in front of the valve is attached, the measurement may become inaccurate when the valve is closed. The radiator does cool then quickly, but in front of the valve the hot water will initially build up. Then a measurement is on the radiator itself more precisely.
Um auch diese Messung zu ermöglichen, besteht eine zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung darin, daß das Zählwerk, der Zeitintervallgenerator und die Anzeige Bestandteil einer Klemme sind, die an einer Rippe des Heizkörpers festgeklemmt werden kann.In order to enable this measurement as well, an expedient embodiment of the invention is that the Counter, the time interval generator and the display are part of a terminal that is attached to a rib of the Radiator can be clamped.
Schließlich läßt sich die Erfindung auch in vorteilhafter Weise mit einem üblichen Thermostaten kombinieren, in^dem die Meßvorrichtung als integrierter Bestandteil eines solchen Thermostaten ausgebildet wird.Finally, the invention can also be advantageously combined with a conventional thermostat, in which the measuring device is an integral part such a thermostat is formed.
Andere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und in den Zeichnungen angegeben.Other advantageous refinements and developments of the invention are set out in the subclaims and in the Drawings indicated.
Nachfolgend wird die Erfindung zum besseren Verständnis anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungs-The invention is described below for a better understanding based on the embodiments shown in the drawings.
beispielen näher erläutert: Es zeigen:examples explained in more detail: They show:
Fig. 1 Ein Prinzip-Blockschaltbild einer Meßvorrichtung,Fig. 1 A principle block diagram of a measuring device,
Fig. 2 und 3 zwei Rechteckschwingungen unterschiedlicher Frequenz zur Verdeutlichung der Temperaturabhängigkeit der erzeugten Schwingungen,Fig. 2 and 3 two square waves of different frequency for Clarification of the temperature dependency of the generated vibrations,
Fig. 4 in teilweiser Darstellung die perspektivische Ansicht einer mechanischen Unruhe,4 shows, in partial representation, a perspective view of a mechanical unrest,
Fig. 5 eine Querschnittsansicht einer um ein Heizungsrohr gelegten Schelle mit einer Meßeinrichtung,Fig. 5 is a cross-sectional view of one wrapped around a heater pipe Clamp with a measuring device,
Fig. 6 eine perspektivische Ansicht der Schelle gemäß Fig. 5,6 shows a perspective view of the clamp according to FIG. 5,
Fig. 7 ein vereinfachtes Prinzipschema einer Heizungsanlage mit Meßvorrichtungen, und7 shows a simplified schematic diagram of a heating system with measuring devices, and
Fig. 8 in schematischer Ansicht eineFig. 8 in a schematic view a
die Meßvorrichtung tragende Klemme.the clamp carrying the measuring device.
In Fig. 1 ist in einem Prinzip-Blockschaltbild ein Zeitintervallgenerator 12 dargestellt, der in diesem Aus- COPY führungsbeispiel als quarzgesteuerter Rechteckgenerator nachfolgend einfach als Quarzoszillator bezeichnet - ausgebildet ist.In Fig. 1 is a principle block diagram of a time interval generator 12, which in this example of COPY management as a quartz-controlled square wave generator below simply referred to as a crystal oscillator - is formed.
Mit einem solchen Quarzoszillator lassen sich Rechteckschwingungen erzeugen, wie sie in den Fig. 2 und 3 gezeigt sind. An den Quarzoszillator schließt sich als Zählwerk 14 ein Zeitmesser in Form eines üblichen elektronischen Zählers mit Teilerstufen an, und zur Darstellung des Zählerstandes ist eine digitale Anzeige vorgesehen.With such a quartz oscillator, square waves can be generated as shown in Figs. The crystal oscillator is followed by Counter 14 a timepiece in the form of a conventional electronic counter with divider levels, and for display purposes a digital display is provided for the counter reading.
Ein entscheidendes Merkmal der Meßvorrichtung gemäß Fig. 1 besteht nun darin, daß der Zeitintervallgenerator 12 - hier also der schon erwähnte Quarzoszillator in wärmeleitender Verbindung mit einer Wärmequelle 10 steht und somit temperaturabhängig arbeitet. Zu diesem Zweck kann in der elektrischen Schaltung des Quarzoszillators ein Heißleiter als temperaturabhängiger Widerstand verwendet werden, um die Frequenz zu beeinflussen. Die Frequenz der Rechteckschwingungen stellt sich daher in Abhängigkeit der Temperatur ein.A decisive feature of the measuring device according to FIG. 1 is that the time interval generator 12 - here the quartz oscillator already mentioned in a thermally conductive connection with a heat source 10 and thus works depending on the temperature. For this purpose, in the electrical circuit of the crystal oscillator a thermistor can be used as a temperature-dependent resistor to influence the frequency. The frequency of the square waves therefore depends on the temperature.
In den Fig. 2 und 3 ist verdeutlicht, daß sich die jIn FIGS. 2 and 3 it is made clear that the j
Frequenz der Rechteckschwingungen 18 mit steigender jFrequency of the square waves 18 with increasing j
Temperatur erhöht, wie für die Rechteckschwingungen 20 ;Temperature increases, as for the square waves 20;
gezeigt ist. Wenn umgekehrt die Temperatur abnimmt, ' verringert sich auch die Frequenz.is shown. Conversely, if the temperature decreases, 'also reduces the frequency.
Als Folge der beschriebenen Temperaturabhängigkeit er- COPY' geben sich auf der digitalen Anzeige 16 Meßwerte, die 'As a consequence of the described temperature dependency COPY ' there are 16 measured values on the digital display, which '
von der Temperatur der Wärmequelle 10 beeinflußt sind. Je höher die Temperatur ist, umso größer wird der angezeigte Meßwert sein, weil der Zeitmesser 14 dann mehrere Schwingungen bzw. Impulse in einer Zeiteinheit zählt.are influenced by the temperature of the heat source 10. The higher the temperature, the higher the displayed temperature Be measured value because the timer 14 then several oscillations or pulses in a unit of time counts.
Quarzoszillatoren arbeiten üblicherweise im KHz oder auch im MHz-Bereich. Um auf vernünftige Meßwerte auf der digitalen Anzeige 16 zu kommen, wird die FrequenzCrystal oscillators usually work in the KHz or also in the MHz range. To be based on reasonable readings the digital display 16 will come up the frequency
daher in bekannter Weise mittels nicht dargestellter Teilerstufen heruntergeteilt. Denkbar ist etwa eine solche Teilung, daß bei.einer vorgegebenen Temperatur von 15 Grad Celsius pro Tag vier Impulse gezählt werden, daß also die digitale Anzeige bei dieser Temperatur nach einem Tag die Zahl "4" wiedergibt.therefore divided down in a known manner by means of divider stages, not shown. One is conceivable, for example such a division that at a given temperature of 15 degrees Celsius four pulses are counted per day, So that the digital display shows the number "4" after one day at this temperature.
Die neuartige Meßvorrichtung läßt sich auch unter Verwendung einer mechanischen Uhr als Zeitmesser realisieren. Bekanntlich besitzen mechanische Uhren eine Unruhe, die hier praktisch den vorher genannten Zeitintervallgenerator 12 ersetzt.The novel measuring device can also be used as a timepiece using a mechanical watch realize. It is well known that mechanical watches have a restlessness that is practically the one mentioned above Time interval generator 12 replaced.
In Fig. 4 ist in einer perspektivischen Ansicht eine Unruhe 21 teilweise dargestellt. Sie umfaßt eine Schwingachse 22, die - wie durch die Drehpfeile A und B angedeutet - sich um ihre Längsachse hin und her dreht (diese Drehbewegung wird der Schwingachse 22 mittels einer nicht dargestellten Spiralfeder vermittelt) .In Fig. 4, a balance 21 is partially shown in a perspective view. It includes one Swing axis 22, which - as indicated by the rotary arrows A and B indicated - rotates back and forth about its longitudinal axis (this rotational movement becomes the oscillating axis 22 mediated by means of a spiral spring, not shown).
Auf der Schwingachse 22 sitzt eine Trägerscheibe 28, COPY welche an entgegengesetzten Enden zwei Bimetallstäbe 24 und 26 trägt. An den äußeren Enden der Bimetallstäbe 24 und 26 sind Gewichte 30 und 32 befestigt.A carrier disk 28, COPY, which has two bimetallic rods at opposite ends, is seated on the oscillating axis 22 24 and 26 wears. Weights 30 and 32 are attached to the outer ends of the bimetal rods 24 and 26.
Bei einer Erhöhung der Temperatur verbiegen sich die Bimetallstäbe 24, 26 mit der Folge, daß der Abstand R zwischen der Schwingachse 22 und den beiden Gewichten 30 und 32 geringer wird. Dies wiederum hat zur Folge, daß die Unruhe 21 schneller schwingt. Durch, die Verwendung der Bimetallstäbe 24, 26 wird somit die erforderliche Temperaturabhängigkeit für die Zeitmessung erreicht.When the temperature increases, the bimetal rods 24, 26 bend with the result that the distance R between the oscillation axis 22 and the two weights 30 and 32 becomes smaller. This in turn has with the result that the unrest 21 swings faster. By, the use of the bimetal rods 24, 26 is thus the required temperature dependency for the time measurement is achieved.
Sowohl bei dem zuerst vorgestellten Ausführungsbeispiel, welches auf elektronischer Basis arbeitet, als auch bei der mechanischen Lösung wird das erfindungsgemäße Prinzip verwirklicht, eine temperaturabhängige Zeitmessung vorzunehmen, also sozusagen das Integral aus dem Produkt von Zeit und Temperatur zu bilden. Aus diesem Integral läßt sich dann ableiten', welche Wärmemenge gemessen wurde.Both in the first presented embodiment, which works on an electronic basis, as well as in the mechanical solution, the inventive Realized principle of making a temperature-dependent time measurement, so to speak to form the integral of the product of time and temperature. From this integral one can derive ', what amount of heat was measured.
In den Fig. 5 und 6 ist eine elektronische Meßvorrichtung 34 mit einer Anzeige 48 dargestellt, wobei die Meßvorrichtung 34 von einer Schelle 40 getragen wird. Die Vorteile dieser Anordnung sind vor allem der kompakte Aufbau und die Möglichkeit, die Schelle nachträglich an einem Heizungsrohr 42 zu befestigen. Das Heizungsrohr 42 führt erwärmtes Wasser 44 zu einem hier nicht dargestellten Heizungskörper. Dabei wird die Schelle 40 unmittelbar am Einlauf in den Heizungskörper angebracht.5 and 6, an electronic measuring device 34 is shown with a display 48, wherein the measuring device 34 is carried by a clamp 40. The advantages of this arrangement are above all the compact design and the possibility of subsequently attaching the clamp to a heating pipe 42. The heating pipe 42 leads heated water 44 to a heating body, not shown here. Included the clamp 40 is attached directly to the inlet in the heater body.
In der Querschnittsansicht gemäß Fig. 5 ist besonders deutlich zu erkennen, daß die Schelle 40 aus zwei halbkreisförmigen Teilen 36 und 38 besteht, die mittels Schrauben oder dergleichen zusammengehalten sind. Als Sicherung und Kontrolle gegen unbeabsichtigtes Entfernen der Schelle 40 ist eine Plombe 46 vorgesehen, welche die beiden Teile 36 und 38 der Schelle 40 überbrückt. COPYIn the cross-sectional view according to FIG. 5 it can be seen particularly clearly that the clamp 40 consists of two semicircular parts 36 and 38 which are held together by means of screws or the like are. A seal 46 is provided as a safeguard and control against unintentional removal of the clamp 40, which bridges the two parts 36 and 38 of the clamp 40. COPY
Die Anordnung des Zeitintervallgenerators 34 innerhalb der Schelle 40 ist so gewählt, daß ein wärmeleitender Kontakt mit dem warmen Wasser 44 bzw. mit dem Heizungsrohr 42 besteht.The arrangement of the time interval generator 34 within the clamp 40 is chosen so that a thermally conductive There is contact with the warm water 44 or with the heating pipe 42.
A.nhand von Fig. 7 soll eine vorteilhafte Anwendungsmöglichkeit der Meßvorrichtung erläutert werden. Dargestellt ist eine Warmwasserheizung mit einem Heizkessel 50 von wo aus warmes Wasser über ein Steigrohr 60 und die Heizungsrohre 4 2 zu Heizkörpern 52, 54 und 56 gelangt. In ansich bekannter Weise besitzt die Warmwasserheizung noch ein Ausgleichsgefäß 58 mit einer Entlüftung 62.Using FIG. 7, an advantageous possible application of the measuring device is to be explained. Shown is a hot water heating system with a boiler 50 from where hot water is provided via a riser pipe 60 and the heating pipes 4 2 to radiators 52, 54 and 56. Owns in a manner known per se the hot water heater still has an equalizing tank 58 with a vent 62.
Am Einlauf jedes Heizkörpers 52,54 und 56 ist jeweils eine Schelle 40 an den Heizungsrohren 42 befestigt, und jede Schelle 40 trägt eine zuvor anhand der Fig. 1 bis 3 beschriebene elektronische Meßvorrichtung.At the inlet of each heating element 52, 54 and 56, a clamp 40 is attached to the heating pipes 42, and each clamp 40 carries an electronic measuring device previously described with reference to FIGS. 1-3.
Zu Beginn einer Heizungsperiode, an dessen Ende die Heizungskosten bestimmt werden sollen, werden die elektronischen Zähler der Meßvorrichtungen auf "Null" gesetzt, so daß auf den jeweiligen Anzeigen auch die "Null" angezeigt wird. Unter der Annahme, daß bei allen drei Heizkörpern 52,54 und 56 die gleiche Wärmemenge in einer Heizungsperiode verbraucht wird, wird auf den Anzeigen jeder Meßvorrichtung der gleiche Zahlenwert dargestellt. Für jeden Heizungskörper wären somit die gleichen Heizungskosten zu einem Drittel aufgelaufen.At the beginning of a heating season, at the end of which the heating costs are to be determined, the electronic counter of the measuring devices set to "zero", so that on the respective displays also the "Zero" is displayed. Assuming that all three radiators 52, 54 and 56 have the same amount of heat is consumed in a heating season, the displays of each measuring device will be the same Numerical value shown. For each radiator the same heating costs would be one third accrued.
Wenn beispielsweise der Heizkörper 52 die doppelte Wärmemenge wie der Heizkörper 54 verbraucht hat, wird der angezeigte Meßwert für den Heizkörper 52 auch doppelt so groß wie der Meßwert für den Heizkörper 54 sein.For example, if the radiator 52 has consumed twice the amount of heat as the radiator 54, is the displayed measured value for the heating element 52 is also twice as large as the measured value for the heating element 54 be.
Die obigen Überlegungen verdeutlichen, daß mit der Meßvorrichtung auf einfache Weise die Verhältnisse derThe above considerations make it clear that the conditions of the measuring device in a simple manner
von den einzelnen Heizkörpern verbrauchten Wärmemengen festgestellt werden können. Daraus lassen sich die anteiligen Heizungskosten ermitteln.Amount of heat consumed by each radiator can be determined. The proportional heating costs can be determined from this.
Wenn man berücksichtigt, daß sich die benötigten Bausteine wie Quarzoszillator, Zähler und digitale Anzeige äußerst wirtschaftlich und kompakt herstellen lassen - es sei zum Beispiel auf die digitalen Quarz-Armbanduhren verwiesen - erkennt man, daß die gesamte Vorrichtung einschließlich der Schelle ebenfalls äußerst kompakt und preiswert aufgebaut werden kann. Zudem macht die Verwendung der Schelle jederzeit eine problemlose Nachrüstung bereits vorhandener Heizungsanlagen mit der neuen Meßvorrichtung möglich.If you take into account that the required building blocks such as crystal oscillator, counter and digital The display can be produced extremely economically and compactly - for example on the digital one Quartz wristwatches referenced - you can see that the entire device including the Clamp can also be built extremely compact and inexpensive. Also makes the use The clamp means that existing heating systems can be retrofitted with the new one at any time Measuring device possible.
Bei der Erläuterung der Anwendung der erfindungsgemäßen Meßvorrichtung anhand von Fig. 7 wurde vor allem auf die anteilige Bestimmung der Heizungskosten an den Gesamt-Heizungskosten abgestellt. Die Erfindung ist hierauf aber nicht beschränkt. Mit Hilfe einer Eichvorrichtung und durch entsprechende Auswahl der verwendeten Teilerstufen ist es auch möglich, auf der Anzeige die verbrauchte Wärmemenge •direkt in Kilokalorien (kcal) anzuzeigen. Es ist dann unter Umständen allerdings noch erforderlich, den •Zeitintervallgenerator mit dem an den Heizkörpern befindlichen Reglern zu "synchronisieren", damit eine Zeitmessung nur dann vorgenommen wird, wenn der Heiz- COPY körper in Betrieb ist.In explaining the application of the invention The measuring device based on FIG. 7 was primarily geared towards determining the heating costs as a proportion of the total heating costs. However, the invention is not restricted to this. With the help of a calibration device and appropriate It is also possible to select the divider levels used and the amount of heat consumed on the display • to be displayed directly in kilocalories (kcal). However, it may then still be necessary to use the • To "synchronize" the time interval generator with the controller on the radiators, so that a Time measurement is only carried out when the COPY radiator is in operation.
Der Energiebedarf für den Betrieb der elektronischen Meßvorrichtung ist bei der heute bekannten TechnologieThe energy requirement for the operation of the electronic measuring device is with the technology known today
äußerst gering. Es ist völlig ausreichend, jeweils zu Beginn einer Heizungsperiode, wenn die verbrauchte Wärmemenge abgelesen wird, eine neue Batterie einzusetzen. extremely low. It is completely sufficient at the beginning of a heating season when the consumed Heat quantity is read, insert a new battery.
Für die Energieversorgung der elektronischen Meßvorrichtung läßt sich in vorteilhafterweise auch ein Thermoelement verwenden, welches Wärmeenergie in elektrische Energie verwandelt.A thermocouple can advantageously also be used to supply energy to the electronic measuring device use which converts thermal energy into electrical energy.
In Fig. 8 ist eine Klemme 62 gezeigt, welche die Meßvorrichtung mit der digitalen Anzeige 16 trägt. Die Klemme 62 ermöglicht es, die Meßvorrichtung an den Rippen eines Heizkörpers zu befestigen, um eine Meßung der verbrauchten Wärmemenge durchzuführen.8 shows a terminal 62 which carries the measuring device with the digital display 16. the Clamp 62 allows the measuring device to be attached to the ribs to attach a radiator in order to measure the amount of heat consumed.
Bei der zuvor beschriebenen Befestigung der Schelle an einem Heizungsrohr kann unter Umständen eine Ungenauigkeit in der Meßung auftreten. Wenn die Schelle nämlich vor dem Heizungsventil angeordnet ist, und wenn das Ventil geschlossen wird, staut sich das heiße Wasser vor dem Ventil, während der Heizkörper abkühlt. Dies kann zu gewissen Ungenauigkeiten bei der Meßung der verbrauchten Wärmemenge führen. Deshalb besteht häufig der Wunsch, die Meßung der Wärmemenge an den Rippen COPY des Heizkörpers selbst vorzunehmen. ~^~^ With the previously described fastening of the clamp to a heating pipe, an inaccuracy in the measurement may occur under certain circumstances. If the clamp is arranged in front of the heating valve and when the valve is closed, the hot water accumulates in front of the valve while the radiator cools down. This can lead to certain inaccuracies when measuring the amount of heat consumed. Therefore, there is often a desire to measure the amount of heat on the COPY ribs of the radiator itself. ~ ^ ~ ^
Dies läßt sich in einfacher Weise mit der Klemme 62 realisieren, die auf eine oder mehrere Rippen des Heizkörpers aufgeklemmt werden kann. Die Klemme 62 besitzt 2 federnd ausgebildete seitliche Arme 64 und 66, die der Form der üblichen Rippen eines Heizkörpers angepaßt sind. Entgegen der federnden Kraft der beiden Arme 64 und 66 kann die Klemme somit auf eine Heizrippe festgeklemmt werden.This can be achieved in a simple manner with the clamp 62 which is attached to one or more ribs of the radiator can be clamped. The clamp 62 has two resilient side arms 64 and 66 which are adapted to the shape of the usual ribs of a radiator. Against the resilient force of the two arms 64 and 66, the clamp can thus be clamped onto a heating rib.
Die elektronische Ausführungsform der Meßvorrichtung gestattet übrigens in vorteilhafterweise einen Anschluß an einen sogenannten Heim-Computer, der heute schon in zunehmenden·Maße in Privathaushalten eingesetzt wird. Die elektrischen Signale für die digitale Anzeige 16 lassen sich ohne weiteres auch dem Heim-Computer zuführen, so daß der Benutzer die Heizungskosten selbst berechnen kann.The electronic embodiment of the measuring device Incidentally, advantageously allows a connection to a so-called home computer, which today is already being used increasingly in private households. The electrical signals for the digital Display 16 can easily be fed to the home computer, so that the user can save heating costs can calculate yourself.
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COPYCOPY
Claims (14)
/ 1.J Meßvorrichtung zum Messen von Wärmemengen, ins- t - · - ■ *.
/ 1 .J Measuring device for measuring amounts of heat, especially
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19833309315 DE3309315A1 (en) | 1983-03-16 | 1983-03-16 | Measuring instrument for measuring quantities of heat |
Applications Claiming Priority (1)
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DE19833309315 DE3309315A1 (en) | 1983-03-16 | 1983-03-16 | Measuring instrument for measuring quantities of heat |
Publications (1)
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DE3309315A1 true DE3309315A1 (en) | 1984-09-20 |
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Family Applications (1)
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DE (1) | DE3309315A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0197451A2 (en) * | 1985-04-01 | 1986-10-15 | Honeywell Inc. | Energy submetering system |
-
1983
- 1983-03-16 DE DE19833309315 patent/DE3309315A1/en not_active Ceased
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0197451A2 (en) * | 1985-04-01 | 1986-10-15 | Honeywell Inc. | Energy submetering system |
EP0197451A3 (en) * | 1985-04-01 | 1988-07-27 | Honeywell Inc. | Energy submetering system |
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