DE3644966A1 - Anordnung zur waermeverbrauchsmessung an warmwasser-heizungsanlagen - Google Patents
Anordnung zur waermeverbrauchsmessung an warmwasser-heizungsanlagenInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung
zur Wärmeverbrauchsmessung an einer Warmwasser-Heizungs
anlage nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Bekannte Anordnungen zur Wärmeverbrauchsmessung an Warm
wasser-Heizungsanlagen verwenden an den einzelnen Heiz
körpern zu befestigende Vorrichtungen, die ein
Röhrchen enthalten, das mit einer Flüssigkeit gefüllt
ist, die entsprechend der über die Zeit integrierte
Wärmeabgabe verdunstet, wobei die verdunstete Flüssigkeit
ein Maß für den Wärmeverbrauch des betreffenden Heiz
körpers ist. Die Verdunstungsröhrchen in diesen Vor
richtungen müssen jährlich ausgewechselt werden, was
relativ aufwendig ist. Darüber hinaus sind sie ungenau.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, eine
Anordnung zur Wärmeverbrauchsmessung an einer Warmwasser-
Heizungsanlage der eingangs genannten Art zu schaffen,
mit der der Wärmeverbrauch in genauerer Weise gemessen
werden kann und die ständig, ohne ausgewechselt zu werden,
in Betrieb sein kann.
Zur Lösung dieser Aufgabe sind bei einer Anordnung zur
Wärmeverbrauchsmessung an einer Warmwasser-Heizungsanlage
der genannten Art die im Kennzeichen des Anspruchs 1
angegebenen Merkmale vorgesehen.
Damit kann der Wärmeverbrauch jedes einzelnen Heizkörpers
in einfacher und genauerer Weise bestimmt werden, da der
Wärmeverbrauch sich proportional zum Produkt aus der
Differenz der Anzeigen der beiden Temperaturfühler und
dem dem Meßwert des Wegmessers proportionalen Warmwasser
durchfluß durch das Thermostatventil errechnen läßt. Durch
die Ausbildung des Thermostatventils als Stromregelventil
kann jeder Öffnungsstellung des Thermostatventils ein
konstanter Warmwasserdurchfluß unabhängig von Druck
schwankungen im Leitungssystem zugeordnet werden. Darüber
hinaus arbeitet diese Anordnung im wesentlichen wartungs
frei, da keines ihrer Elemente regelmäßig ausgewechselt
werden muß.
Mit den Merkmalen des Anspruchs 2 ist es außerdem möglich,
den Gesamtwärmeverbrauch mehrerer Heizkörper bzw. einer
Gruppe von Heizkörpern zu erfassen, was eine erhebliche
Vereinfachung bei der Bestimmung des Wärmeverbrauchs
einer Wohnung od. dgl. ist.
Mit den Merkmalen des Anspruchs 3 ist eine bequeme un
mittelbar optische Erfassung des Wärmeverbrauchs jedes
Heizkörpers bzw. der gesamten Wohneinheit od. dgl.
möglich.
Weitere Einzelheiten der Erfindung sind der folgenden
Beschreibung zu entnehmen, in der die Erfindung anhand der in
der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher
beschrieben und erläutert ist. Es zeigt
Fig. 1 in schematischer Darstellung eine mit
mehreren in einzelnen Räumen angeordneten
Heizkörpern versehene Anordnung zum Regeln
einer Warmwasser-Heizungsanlage gemäß einem
Ausführungsbeispiel und in strichpunktiert
dargestellter Anknüpfung gemäß einem anderen
Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung,
Fig. 2 im Längsschnitt ein Thermostatventil, wie es
bspw. bei der in Fig. 1 gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel dargestellten Anordnung
Verwendung findet,
Fig. 3 einen Längsschnitt durch ein
Thermostatventil, wie es bspw. bei dem in
Fig. 1 dargestellten zweiten
Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen
Anordnung verwendet wird,
Fig. 4 in geschnittener, teilweise abgebrochener
Darstellung eine Variante des
Thermostatventils nach Fig. 2 und
Fig. 5 in geschnittener, teilweise abgebrochener
Darstellung eine Variante des
Thermostatventils nach Fig. 3.
Gemäß Fig. 1 sind bei einer Anordnung zum Steuern oder Regeln
einer Warmwasser-Heizungsanlage 10 mehrere (bspw. n)
Warmwasser-Heizkörper 11/1, 11/2, 11/3 usw. vorgesehen, die
einzeln oder zu mehreren in einzelnen Räumen 12/1, 12/2, 12/3
usw. angeordnet sind. Die Heizkörper 11/1 bis 11/n sind durch
eine gemeinsame Vorlaufleitung 13 und eine gemeinsame
Rücklaufleitung 14 miteinander und in schematisch
dargestellter Weise mit einer Heizeinrichtung 15 der
Warmwasser-Heizungsanlage 10 verbunden. Unter Heizeinrichtung
wird hier bspw. ein Heizkessel mit einem Ölbrenner, eine
Gastherme mit einem Gasbrenner oder ein Wassertank bzw.
Durchlauferhitzer mit einer elektrischen Heizvorrichtung
verstanden. In Fig. 1 ist mit der Bezugsziffer 16 ein Öl- oder
Gasbrenner bezeichnet. Die Vorlaufleitung 13 und die
Rücklaufleitung 14 sind über einen in an sich bekannter Weise
verstellbaren Mischer 17 miteinander und mit der
Heizeinrichtung 15 verbunden.
An jedem Heizkörper 11/1 bis 11/n jedes Raumes 12/1 bis 12/n
ist ein Thermostatventil 18 bzw. 18′ oder 20 bzw. 20′
vorgesehen, die mit einem Fühler 19 bzw. 19′ zum Erfassen des
Schließ- bzw. Öffnungszustandes des Thermostatventils versehen
sind, was anhand der Fig. 2 bis 5 noch erläutert werden wird.
Sind an den Heizkörpern 11/1 bis 11/n die Thermostatventile 20
oder 20′ angebaut, deren Fühler 19′ lediglich die Schließ-
oder Öffnungsstellung an sich des Thermostatventils 20, 20′
erfassen können, so sind, wie strichpunktiert in Fig. 1
dargestellt, die Fühler 19′ über eine UND-Schaltung 21 mit
einem Ein/Aus-Schalter 22 der Heizeinrichtung 15, also hier
des Brenners 16 der Warmwasser-Heizungsanlage 10 verbunden.
Sind dagegen an die Heizkörper 11/1 bis 11/n die
Thermostatventile 18 oder 18′ angebaut, deren Fühler 19 außer
dem Schließzustand auch unterschiedliche Öffnungszustände des
Thermostatventils 18′ erfassen können, so sind, wie in Fig. 1
in ausgezogenen Linien dargestellt, die Fühler 19 über eine
Summenschaltung 26 und eine Regelschaltung 27 mit der
Heizeinrichtung 15, bspw. dem Brenner 16 und/oder mit dem
Mischer 19 verbunden.
Sowohl vorlaufseitig als auch rücklaufseitig sind im Bereich
jedes Heizkörpers 11/1 bis 11/n Temperaturfühler 28 bzw. 29
vorgesehen, die mit einer Multiplikationsschaltung 31
verbunden sind, zu der auch der Ausgang des Fühlers 19 bzw.
19′ des Thermostatventils 18 bzw. 18′ oder 20 bzw. 20′ geführt
ist und die mit einer Meßwertanzeige 32 verbunden ist. Alle
Multiplikationsschaltungen 31/1 bis 31/n sind mit einer
übergeordneten Summenschaltung 33 verbunden, die ebenfalls mit
einer Meßwertanzeige 34 gekoppelt sein kann. Die
Multiplikationsschaltungen 31/1 bis 31/n bilden die Differenz
aus der Anzeige des Temperaturfühlers 28 im Vorlauf und der
des Temperaturfühlers 29 im Rücklauf und multiplizieren mit
dieser Differenz den Meßwert des als Wegemesser ausgebildeten
Fühlers 19 des Thermostatventils 18 bzw. 18′. Auf diese Weise
ergibt sich am Ausgang der Multiplizierschaltung 31/1 bis 31/n
eine dem Wärmeverbrauch des betreffenden Heizkörpers 11/1 bis
11/n proportionale Größe, die unter ständiger Aufaddierung der
einzelnen Produkte der Meßwertanzeige bzw. dem
Wärmeverbrauchsmeßgerät 32 zugeführt wird. Ferner bildet die
übergeordnete Multiplikationsschaltung 33 die Summe aus allen
von den Summenschaltungen 31/1 bis 31/n zugeführten Größen.
Diese Möglichkeit der Wärmeverbrauchsmessung am einzelnen
Heizkörper und/oder insgesamt ist, wie noch ersichtlich wird,
lediglich mit dem Fühler in Form des Wegemessers 19 möglich.
Fig. 2 zeigt das Thermostatventil 18, dessen Fühler 19 als
Wegemesser ausgebildet ist. Das Thermostatventil 18 besitzt
ein Ventilgehäuse 36 das mit Rohrleitungsanschlüssen 37 und 38
und einem senkrecht dazu angeordneten Anschluß 39 zum
Anflanschen eines Thermostataufsatzes 41 mittels einer
Verschraubung 42 versehen ist. Der Thermostataufsatz 41
besitzt ein Gehäuse 52, auf dessen Innengewinde 51 ein
Drehknopf 43 aufschraubbar und somit axial bewegbar ist,
innerhalb von dem ein Raumtemperatur abhängiger
Ausdehnungskörper 44 angeordnet ist, der mit einem Stößel 46
verbunden ist, der durch das Medium im Ausdehnungskörper hin
und her bewegbar ist und der über einen in einem Einsatz 45 im
Ventilgehäuse 36 geführten Stift 47 in axialer Richtung auf
einen Ventilstößel 48, der im Ventilgehäuse 36 axial geführt
ist, wirken kann. Der mit einer Indexkante 49 versehene
Ausdehnungskörperstößel 46 wird vom ortsfest im
Thermostataufsatz 41 gehaltenen Fühler 19 umgeben, der als
Wegemesser, derart ausgebildet ist, daß er die Bewegung der
Indexkante 49 des Ausdehnungskörperstößels 46 analog zu
erfassen und als Meßsignal weiterzugeben vermag. Beispielsweise kann
der Fühler 19 induktiver oder kapazitiver Art sein. Mit Hilfe
dieses Fühlers 19 kann sowohl die Schließstellung als auch
stufenlos jede Öffnungsstellung des Thermostatventils 18
erfaßt werden.
Das Thermostatventil 18 ist außerdem nach Art eines
Stromregelventils ausgebildet. Dazu ist der Ventilstößel 48
mit einer axialen Ausnehmung 56 versehen, die an ihrem oberen
Ende über mehrere radiale Bohrungen 57 mit dem
Eingangsanschluß 37 verbunden und an ihrem unteren Ende mit
mehreren radialen Bohrungen 58 versehen ist. Diese unteren
Bohrungen 58 sind mit dem Ausgangs- bzw. Ausströmanschluß 38
über mehrere radiale Schlitze oder einen Umfangsschlitz 63
verbindbar, die bzw. der in einer den Ventilstößel 48 axial
bewegbar aufnehmenden Trenn- bzw. Zwischenwand 61 des
Ventilgehäuses 36 vorgesehen sind bzw. ist. Diese
Umfangsschlitze 63 sind derart angeordnet, daß sie im
Öffnungszustand des Ventilstößels 48 mit dessen Bohrungen 58
mehr oder weniger fluchten. In dem Maße, wie sich der Druck im
Zulauf 37 erhöht, steigt die Druckdifferenz im Ventil, so daß
der Ventilstößel 48, dessen oberes Ende mit der Einlaßkammer
37 und dessen unteres Ende mit der Ausströmkammer 38 in
Verbindung steht, sich entgegen einer Druckfeder 64 nach unten
bewegt und den Durchflußquerschnitt zwischen den Bohrungen 58
im Ventilstößel und den Schlitzen 63 in der Zwischenwand 61
verengt, wo auch bei erhöhtem Eingangsdruck ein konstanter
Durchfluß erreicht ist.
Im Ausströmanschluß 38 ist in der Unterseite des Ventilgehäuses
36 der Temperaturfühler 28 aufgenommen.
Fig. 4 zeigt eine Variante 18′ dieses Thermostatventils, die
dazu dient, bereits eingebaute bekannte Thermostatventile mit
dem Fühler bzw. Wegemesser 19 zu versehen. Dazu ist ein
Adapterkörper 66 vorgesehen, der einenends mit dem Anschluß 39
des Ventilgehäuses 36 und andernends mit dem unteren Ende des
Aufsatzgehäuses 52 verbunden werden kann. Der Adapterkörper 66
besitzt einen Zwischenbolzen 67, der axial bewegbar
aufgenommen ist und der einenends mit dem Stift 47 im
Ventilgehäuse 36 und andernends mit dem
Ausdehnungskörperstößel 46 im Aufsatzgehäuse 52 in
Wirkverbindung gebracht ist. Im Adapterkörper 66 ist außerdem
der Fühler 19 aufgenommen, der die jeweilige Lage der
Indexkante 49′ des Zwischenbolzens 47 erfaßt.
Bei Einsatz eines Thermostatventils 18 oder 18′ mit einem
derartigen Wegemesser 19 gemäß Fig. 2 oder 4 ist eine Regelung
der Heizeinrichtung 15 gemäß Fig. 1 in folgender Weise
möglich: Die von den einzelnen Fühlern 19 der Heizkörper 11/1
bis 11/n abgegebenen Meßwerte werden der Summenschaltung 26
zugeführt, deren Ausgang die Regelschaltung 27 derart
ansteuert, daß die Leistung der Heizeinrichtung 15 bzw. des
Brenners 16 in zu diesem Wert proportionaler Größe verändert
wird. Die Ausgangsgröße der Regelschaltung 27 kann außerdem
dazu verwendet werden, den Mischer 17 derart zu verstellen,
daß sich eine proportionale Änderung der Mischung von Vorlauf
und Rücklauf ergibt. Erst wenn die Summe der Meßwerte von den
Fühlern 19 gegen Null geht oder gleich Null ist, wird die
Heizeinrichtung 16 abgeschaltet.
Fig. 3 zeigt das Thermostatventil 20 mit dem Fühler 19′ in
Form eines Mikroschalters, der in einer radialen Bohrung 71
des Aufsatzgehäuses 52′ des Thermostatventils 20 angeordnet
ist. Der Mikroschalter 19′ ist mit einem Stößel 46′ in
Wirkverbindung, der bspw. eine konische Form aufweist und der
beim Übergang des Ventilstößels von der geschlossenen Stellung
in eine bestimmte minimale Öffnungsstellung bzw. umgekehrt
schaltet. Gemäß Fig. 5 ist in entsprechender Weise bei bereits
vorhandenen Thermostatventilen 20′, die erfindungsgemäß
umgerüstet werden sollen, im Adapterkörper 66′ eine radiale
Bohrung 72 vorgesehen, in welcher der Fühler bzw.
Mikroschalter 19′ aufgenommen und in entsprechender Weise mit
einem Zwischenbolzen 67′ konischer Form in Wirkverbindung ist.
Die Regelung der Heizeinrichtung 15 mit Hilfe derartiger
Thermostatventile 20 oder 20′ geht in folgender Weise vor
sich: Die Mikroschalter 19′ der Thermostatventile 20, 20′ der
einzelnen Heizkörper 11/1 bis 11/n werden, wie dies in Fig. 1
strichpunktiert dargestellt ist, der UND-Schaltung 21
zugeführt, die erst dann ein Signal weitergibt, wenn sämtliche
Mikroschalter 19′ die geschlossene Stellung des
Thermostatventils 18′ angeben. Dieses Ausgangssignal der
UND-Schaltung 21 wird dann dem Ein/Aus-Schalter 22 zugeführt,
der daraufhin die Heizeinrichtung 15 bzw. den Brenner 16
abschaltet. Dies ist eine reine Zweipunktregelung, bei der in
entsprechend umgekehrter Weise der Brenner 16 dann
zugeschaltet wird, wenn eines der Thermostatventile 18′ wegen
eines vom Raum angeforderten Wärmebedarfs öffnet.
Es versteht sich, daß bei der Verwendung der mit dem
Mikroschalter 19′ verwendeten Thermostatventile 18′ auch die
Temperaturfühler 28 und 29 entfallen können, da hierbei wegen
der nicht definierten Öffnungszustände eine
Wärmeverbrauchsmessung nicht erfolgen kann. Es versteht sich
ferner, daß in diesem Falle das Ventilgehäuse 36′ auch in
einfacher Weise statt in Form des Stromregelventils
ausgebildet sein kann.
In der Zeichnung ist für jeden Raum 12/1 bis 12/n jeweils ein
Heizkörper 11/1 bis 11/n dargestellt, die jeweils für sich
eine Regelkomponente darstellen. Es ist aber auch möglich,
mehrere Heizkörper in einem Raum zu einer einzigen
Regelkomponente oder auch mehrere Heizkörper in mehreren
Räumen gruppenweise zu einer Regelkomponente zusammenzufassen.
Claims (3)
1. Anordnung zur Wärmeverbrauchsmessung an einer
eine Heizeinrichtung (15) und mehrere über Rohr
leitungen (13, 14) verbundene Heizkörper (11)
aufweisenden Warmwasser-Heizungsanlage (10),
mit an den Heizkörpern (11) vorgesehenen
Thermostatventilen (18, 18′), von denen jedes
mit einem Fühler (19) zum Erfassen seines Schließ-
bzw. Öffnungszustandes versehen ist, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Thermostatventile (18) als
Stromregelventile und die Fühler (19) als Wege
messer ausgebildet sind, daß die Heizkörper (11)
vorlauf- und rücklaufseitig jeweils mit einem
Temperaturfühler (28, 29) versehen sind und daß die
Temperaturfühler (28, 29) und die Wegemesser (19)
mit einer Multiplikationsschaltung (31) verbunden
sind.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Multiplikationsschaltung (31) jedes
Heizkörpers (11) mit einer Additionsschaltung (33)
verbunden ist.
3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Multiplikationsschaltung (31)
und/oder die Additionsschaltung (33) mit einer
Meßwertanzeige (32, 34) verbunden sind.
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Country | Link |
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