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Vorrichtung zur Registrierung des Wärmeverbrauches heizwassergespeister
Anlagen
Die Erfindung betrifft Vorrichtungen zur Registrierung des Wärmeverbrauches heizwassergespeisten Anlagen-insbesondere von Zentralheizungen, Fernheizungen u. dgl. - bei Einzel-Abnehmern, bei welcher der Messwert
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schen Impulsgebers auf ein Wärme-Einheiten anzeigendes Impuls-Zählwerk übertragen wird.
Bei Zentralheizungen oder auch Warmwasser-Versorgungen-z. B. solchen im Anschluss an Fernheizwerke od. dgl. - ist die getrennte Registrierung der verbrauchten Wärmemenge für jeden Abnehmer erwünscht ; die bisher bekannten Vorrichtungen zur Wärmemengen-Messung wurden jedoch ausschliesslich für Industrieanlagen, Heizwerke u. dgl. entwickelt und sind daher wegen ihres verhältnismässig komplizierten Aufbaues, ihrer hohen Kosten und auch komplizierten Wartung für Klein-Abnehmer und Privat-Anschlüsse praktisch nicht geeignet.
So sind z. B. aus der deutschen Patentschrift Nr. 346732 Vorrichtungen zur laufenden Messung des Wärmeinhaltes strömender Flüssigkeiten oder Gase, bestehend aus in diesen liegendem Mengen- und Wärmemesser und einem elektromagnetisch angetriebenen Klinkenzählwerk bekannt, bei welchen für jede Temperaturstufe des Kontaktthermometers je eine Zählwerksklinke mit Schaltelektromagneten. und mit Ausnahme der höchsten Temperaturstufe einem Riegelmagneten derart vorgesehen ist, dass durch die Schliessung eines der Temperaturkontakte gleichzeitig der diesem Kontakt entsprechende Schaltmagnet und der Riegelmagnet der vorhergehenden Temperaturstufe in den Stromkreis eingeschaltet werden.
Weiters wurden auch-wie gemäss der österr. Patentschrift Nr. 126545 - Wärme- mengen-Messer vorgeschlagen, deren Zählwerk von einem Mengenmesser mit umlaufendem Messglied für das Heizmittel absatzweise um einen von einem Temperaturunterschied ab- . bängigen Betrag fortgeschaltet wird und bei denen das Zählwerk durch einen am Temperaturunterschiedsmessgerät angeordneten Fallbü- gel angetrieben wird, dessen Bewegungsstrecke durch schräge Ausbildung seiner Druckkanten vom Zeigerausschlag des Gerätes abhängig ist.
Alle diese bisher bekannten Geräte benötigen jedoch zur Umsetzung des Impulses des Kontakt-Mengenmessers in einen, dem Produkt aus Durchflussmenge und Temperaturdifferenz entsprechenden Wert, einen komplizierten übertragungsmechanismus, der den oben erwähnten kostspieligen und schwierigen Aufbau dieser Geräte bedingt.
Demgegenüber werden durch die Erfindung Vorrichtungen zur Registrierung des Wärmeverbrauches geschaffen, bei denen die übertragung vom Durchfluss-Mengenmesser auf das Zählwerk - unter Wahrung der erforderlichen Produkt-Bildung-auf rein elektrischem Wege erfolgt, so dass also keine mechanischen Übertragungsglieder vorkommen und durch diese entscheidende Vereinfachung der Wärmeverbrauchs-Messgeräte bei voller Betriebssicherheit eine weitgehende Verbilligung erzielt wird, die erst deren Einsatz bei Einzel-Abnehmern von Zentralheizungen oder ähnlichen Versorgungs-Anlagen ermöglicht.
Bei Zentralheizungen und Fernheiz-Anlagen wird die Vorlauf-Temperatur das an die Verbraucher gelieferten Heizwassers bekanntlich in Abhängigkeit von der Aussentemperatur geregelt ; zur Bestimmung bzw. Registrierung der vom Verbraucher entnommenen Wärme-Lei, stung muss daher sowohl die Menge des. gelieferten Heizwassers als auch dessen Temperatur bzw. die Differenz zwischen Vorlauf- und Rücklauf-Temperatur gemessen werden.
Die Erfindung geht nun von der Voraussetzung aus, dass bei heisswassergespeisten Anlagen den Abnehmern bei Höchstleistung Heizwasser einer'bestimmten festgelegten Maximal-Temperatur zugeführt wird, so dass sich für diesen Fall die Wärmeverbrauchs-Messung-bei entsprechender Justierung des Zählwerkes-auf die Registrierung der verbrauchten Wassermenge beschränkt.
Nach der Erfindung ist nun bei Vorrichtungen der eingangs beschriebenen Bauart zur Registrierung des Wärmeverbrauches heizwas-
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sergespeister Anlagen, das vom elektrischen Impulsgeber beaufschlagte Wärme-Einheiten anzeigende Impuls-Zählwerk unter Zugrundelegung der bekannten maximalen VorlaufTemperatur (T) des Wassers ausgelegt und es werden ferner bei vom Höchstwert (IV. T) absinkendem Wärme-Inhalt des gelieferten Wassers zwecks Beaufschlagung des ImpulsZählwerkes mit einem diesem TemperaturSprung proportionalen, stufenweise einstellbaren Reduktions-Faktor die vom Mengenmesser in ununterbrochener Reihenfolge betätigten Kontaktstellen des Impulsgebers in-ihrer Anzahl entsprechenden-Teilschritten des maximalen Temperatur-Intervalles (T bzw.
AT) abgeschaltet und der Reihe nach mit Ausnahme des letzten von der Impulsgabe
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meabgabe (Q = LP. T bzw. reduziert wird.
Nach einem weitem Merkmal der Erfindung erfolgt bei Registrier-Vorrichtungen die Impulsgabe des Mengenmessers durch zyklisch aufeinanderfolgende Unterbrechung einer Anzahl mit den Zählwerk in Serie geschalteter Kontakte in Verbindung mit deren stufenwei- ser temperaturabhängiger Abschaltung durch überbrückung mittels je eines Kurzschlussschalters bzw. durch Unterbrechung.
Die temperaturabhängige Abschaltung der Impuls-Kontakte kann dabei zweckmässig zentral-sei es von Hand aus oder automatisch-erfolgen, vorzugsweise mittels jedem derselben zugeordneter und auf die entsprechende Temperaturstufe eingestellter Temperaturfühler.
Bei derartigen Vorrichtungen'zur Registrierung des Wärmeverbrauches wird im allgemeinen in die Heizwasser-Zuleitung jedes Abnehmers ein üblicher Wassermesser eingesetzt-vorzugsweise ein Woltman-Zähler ; bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemässen Registrier-Vorrichtung ist nun die Läuferachse dieses Wassermessers mit einem rotierenden Arm-allenfalls untersetzt-gekuppelt, welcher die konzentrisch angeordneten Kontakte eines mit einem Zählwerk verbundenen elektrischen Impulsgebers nacheinander betätigt, deren alle bis auf den letzten mit zusätzlichen-vorzugsweise je von einem auf aufeinanderfolgende Temperaturstufen eingestellten Wärmefühler betätigten-Schaltern zur Verhinderung der Impulsgabe versehen sind.
Die Impuls-Kontakte dieses Impulsgebers sind nach der Erfindung vorzugsweise als im Stromkreis des Zählwerkes in Serie geschaltete Unterbrechungs-Kontakte ausgebildet und es ist jedem, ausgenommen dem letzten- örtlich oder zentral-ein bei temperaturab- hängigem Ausschluss von der Impulsgabe geschlossener Schalter parallel geschaltet.
Bei heizwassergespeisten Anlagen mit mehreren parallel angeschlossenen Registrier-Vor- richtungen erfolgt bei einer besonders vorteilhaften und rationell arbeitenden Ausgestaltung des Messsystemes die stufenweise temperaturabhängige Abschaltung der Impuls-Kontakte der gleichen Temperaturstufe für alle Abnehmer von der Zentral-Stelle aus dadurch gemeinsam,
dass jeder dieser gleichrangigen Kontakte aller parallel geschalteten Abnehmer-Messkreise getrennt mit den offenen parallelen Enden eines zentralen Schalters verbunden sind, deren gemeinsame Gegenpole an einer den Kontakt-Kreisen parallelen Sammelleitung liegen.
Es ist ersichtlich, dass durch die erfindungsgemässe einfache Ausgestaltung der RegistrierVorrichtungen für den Wärmeverbrauch heizwassergespeister Anlagen mit rein elektrischer Cbertragung vom Durchfluss-Messer auf das Zählwerk die der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabenstellung der weitgehenden Vereinfachung des Übertragungs-Systemes gelöst und damit ein so grundsätzlicher technischer Fortschritt erzielt wird, dass der Einsatz erfindungsgemäss ausgebildeten Registrier-Vorrich- tungen bei Einzel-Abnehmern überhaupt erst wirtschaftlich ermöglicht wird.
In der Zeichnung sind mehrere Ausführungsbeispiele des erfindungsgemässen Registrier-Gerätes für den Wärmeverbrauch dargestellt. Es zeigen : Fig. 1 die ZentralheizungsAnlage eines Einzel-Banehmers schematisch; Fig. 2 und 3 den Verbrauchsmesser in Ansicht mit Mittelschnitt durch den Impulsgeber bzw. in Draufsicht ; Fig. 4 das Tem- peratur-Diagramm einer Heizwasser-Anlage ; Fig. 5 und 6 das Schaltschema des'Impulsgebers mit örtlich bzw. zentral zugeordneten üherbrückungsschaltern der Impulskontakte.
Bei dem in Fig. 1 veranschaulichten Zentralheizungsanschluss eines Abnehmers A bedeuten 1 und 2 Zu- und Ableitung des Heizwassers, R die Radiatoren und den in der Zuleitung 1 eingesetzten Verbrauchsmesser für die Wärmemengenmessung, durch den bei Messung der entnommenen Temperaturdifferenz mittels örtlich angeordneter Wärmefühler- wie strichpunktiert angedeutet-auch die Wasserrückleitung 2'geführt sein kann.
In Fig. 2 und 3 ist nun (die eriindungs-
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oben beschriebenen Verfahrens zur Rigistrierung des Wärmeverbrauches in Ansicht und Draufsicht dargestellt ; in die Heizwasser-Zuleitung 1 jedes Abnehmers ist ein Wassermesser 3 üblicher Bauart-zweckmässig mit Flügelrad-Messwerk oder ein Woltman-Zähler - eingesetzt, dessen in den auf das Gehäuse aufgesetzten Impulsgeber 1 hineinragende Läu-
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ferachse 7 einen Arm 8 aus Isolierstoff trägt, der bei seinem Umlauf die-hier achtkonzentrisch angeordneten Impuls-Kontakte kl bis k8 der Reihe nach einzeln öffnet. I Der Impulsarm 8 kann dabei auf die Läuferachse 7 direkt aufgesetzt oder auch zweckmässig mit dieser untersetzt gekuppelt sein.
Diese hier zweckmässig als Unterbrechungskontaakte ausgebildeten Impuls-Kontakte sind nun im Stromkreis 5 eines elektrischen Zählwerkes 6 in Serie geschaltet.
Bei Anlieferung von Heizwasser der vorgesehenen Maximaltemperatur T werden nun je Umlauf des Impulsarmes 8 alle acht Kon- takte unterbrochen, d. h. die höchstmögliche Impulszahl gegeben und das Zählwerk muss zur gewünschten Registrierung lediglich in dem Produkt Q = ! . T bzw. IM. AT entsprechenden Wärmewerten beziffert werden.
Die Impuls-Kontakte k sind weiters erfindungsgemäss mit Ausnahme des letzten ka je durch einen zusätzlichen Kurzschlussschalter überbrückt, die zur Beaufschlagung des gemessenen Wärmemengenwertes mit dem erwähnten, temperaturabhängigen Reduktionsfaktor dienen und bei vom Maximalwert absinkender Vorlauftemperatur bzw. Temperaturdifferenz zwischen Vor- und Rücklauf des angelieferten Heizwassers stufenweise der Reihe nach geschlossen werden, u. zw. in der Kontaktzahl entsprechenden, äquidistanten Teil- schritten-beim dargestellten Ausführungsbeispiel also nach je einem Achtel des vorgesehenen maximalen Temperaturintervalles.
Für die erfindungsgemässe Messeinrichtung kann selbstverständlich auch jeder anderez. 'B. mit parallel geschalteten Schliesskontakten ausgestattete-Impulsgeber verwendet werden, wobei dann natürlich sinngemäss die ihnen zugeordneten Hilfsschalter für die Verhinderung der Impulsgabe als Unterbrecher in die Kontakt-Zuleitung eingesetzt sein müssen.
Fig. 4 zeigt das Temperatur-Diagramm einer heizwassergespeisten Versorgungsanlage für Hochdruck bzw. Normaldruck mit den üblichen Maximaltemperaturen T = 1600 C bzw. T = 900 C für die vorgesehene niedrigste Aussentemperatur von - 200 C ; die mit steifender Aussentemperatur linear absinkende Vorund Rücklauftemperatur des an die Verbraucher angelieferten Heizwassers ist mit t und t' bezeichnet. Wie ersichtlich, nimmt also nicht nur die Temperatur des durch den Verbrauchsmesser einströmenden Heizwassers selbst, sondern ebenso auch'die Temperaturdifferenz zwischen Vor-und Rücklaufleitung mit absinkender Liefertemperatur gleichermassen linear ab.
Das erfindungsgemässe Messprinzip zur Wärmemengen-Registrierung bei beliebiger, von der maximal absinkenden Liefertemperatur des Heizwassers kann daher nunmehr-wie ohne- weiters klar ersichtlich-in einfachster Weise dadurch verwirklicht werden, dass der vorgesehene Temperaturbereich des Heizwassers bzw. die maximale entnommene Temperaturdifferenz in, der verwendeten Kontaktzahl entsprechende, gleiche Teile geteilt und bei jeder dieser Temperaturstufen einer der Impuls-Kontakte durch eine geeignete Schaltmassnahme stillgelegt, also von der Impulsgabe ausgeschlossen werden ; bei gleichbleibender geliefer-
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des Maximalwertes T bzw.
A T der erste Impuls-Kontakt k, aus dem Stromkreis des Zählwerkes abgeschaltet und der Impulsgeber 4 gibt je Umlauf der Läuferachse 7 nicht mehr n, sondern nur mehr n--1 -'also hier.' sieben-Impulse usw., so dass der registrierte Messwert sinngemäss nach aufeinanderfolgender Betätigung der Hilfsschalter in Abhängig-
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usw.anzeigt, also allgemein Q = H bzw.'= lW. 6t.
Die Genauigkeit dieser Messeinrichtung hängt lediglich von der Anzahl der im Impulsgeber untergebrachten Kontakte und damit der Unterteilung des Temperaturinterval- -les ab und kann daher je nach gewünschtem Verwendungszweck praktisch beliebig eingestellt, jedenfalls ohne weiters auf + 4 4 % gel. bracht werden ; für Kleinabnehmer-wie Wohnungen u. dgl.-genügt jedoch durchaus eine-mit entsprechend einfacherer und billigerer Ausführung erreichbare Genauigkeit von + 10 0/o.
Für die Ausführung und Betätigung der Hilfsschalter zur Unterdrückung der ImpulsKontakte sind nach der Erfindung verschiedene Varianten vorgesehen, von denen zwei besonders vorteilhafte Ausführungsformen in Fig. 5 und 6 im Schaltschema dargestellt sind.
Fig. 5 zeigt die Abtastung der Temperaturstufen am Verbrauchsort mittels auf die vorgesehenen Temperaturstufen eingestellter Thermofühler W1 - W7, die bei Unterschreiten ihres jeweiligen Soll-Wertes tl = T, t2, t3..
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im dargestellten Beispiel ist also der erste Impuls-Kontakt kl unterdrückt, die übrigen k2 - 138 sind in Funktion.
Einfacher und rationeller ist natürlich die Steuerung der Impulskontakt-Unterdrückung für alle angeschlossenen Abnehmer gemeinsam von der das Heizwasser erzeugenden Zentralstelle aus, wobei das Kurzschliessen der Impuls-Kontakte der einzelnen Abnehmer entweder automatisch oder auch von Hand aus,
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d. h. auch wieder durch Thermofühler gesteuert werden oder auch zugleich mit der Einstellung der Vorlauftemperatur an der Heizanlage erfolgen kann.
Fig. 6 zeigt das Schaltschema einer derartigen Anlage, wobei die Messkreise aller Teilnehmer A AI, AIII usw. mit den Impuls-Kontakten k1-k8 und je einem Zählwerk 6 zueinander parallel an die Speiseleitung 9-10 angeschlossen sind ; die. einzelnen gleichrangigen Impuls-Kontakte kir, kin,.. - mit Ausnahme des letzten-der gleichen Temperaturstufen aller parallelen AbnehmerMesskreise sind voneinander getrennt mit den offenen, parallelen Enden je eines zentralen Schalters s" ,.. verbunden, der sie in Schliessstellung verbindet und gemeinsam über die zu den Kontakt-Kreisen parallele Sammelleitung 9'kurz schliesst. Die Betätigung dieser zentralen Temperaturstufen-Schalter kann nun, wie bereits erwähnt, von Hand aus oder automatisch erfolgen.
Im dargestellten Beispiel sind wieder die der Maximaltempera-
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schalter SI an der Impulsgabe verhindert und jeweils die Schalter k2 - ks aktiv wirksam.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung zur Registrierung des Wärmeverbrauches heizwassergespeister Anlagen, - insbesondere von Zentralheizungen, Fernheizungen u. dgl., - bei Einzel-Abnehmern, bei welcher der Messwert der laufend gemessenen Wassermenge mittels eines vom Mengenmesser gesteuerten elektrischen Impulsgebers auf ein Wärme-Einheiten anzeigendes Impuls-Zählwerk übertragen wird, dadurch gekennzeichnet, dass dieses Impuls-Zählwerk (6) unter Zugrundelegung der bekannten maximalen Vorlauf-Temperatur (T) des Wassers ausgelegt ist und dass ferner bei vom Höchstwert (W.T) absinkendem Wärme-Inhalt des gelieferten Wassers zwecks Beaufschlagung des Impuls- Zählwerkes mit einem diesem TemperaturSprung proportionalen,
stufenweise einstellbaren Reduktions-Faktor die vom Mengenmesser in ununterbrochener Reihenfolge betätigten Kontaktstellen (k, ,... kl J des Impuls- gebers (4) in-ihrer Anzahl entsprechen-
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der Reihe nach mit Ausnahme des letzten (ku - hier ks) von der Impulsgabe ausgeschlossen werden, die somit bei gegebenem Wasserverbrauch (W) proportional der gegen- über der Höchst-Temperatur (T) verringerten Wärmeabgabe (Q =W.T bzw. W.#T) reduziert wird.