Aussenthermometer für Regler
Die bekannten Aussenthermometer für Regler, insbesondere Widerstandsthermometer mit Beheizung sprechen nur auf die Temperatur und Geschwindigkeit der Aussenluft unabhängig von der Richtung des auf eine äussere Gebäudewand einwirkenden Windes an. Nun wirkt aber ein Gebäude unter 90" anblasender Wind (Senkrecht-Wind) mit dem vollen Staudruck drückend auf die Vorderwand und mit etwa dem 0,3-fachen Staudruck saugend auf die Hinterwand, ein unter 450 blasender Wind (also ein Schräg-Wind) etwa mit dem 0,5-fachen Staudruck drückend auf die Vorderwand und mit etwa den 0,5-fachen Staudruck saugend auf die Hinterwand und ein unter 0 auf die Wand treffender Wind (Parallel-Wind) etwa mit dem 0,3-fachen Staudruck saugend auf die Vorderwand und die Hinterwand.
Andere Schrägwinde wirken je nach dem grösseren oder kleineren Anstellwinkel mit einem grösseren oder kleineren Teil des Staudruckes auf die Vorderund Hinterwände. Entsprechend den verschiedenen sich hieraus ergebenden Druckdifferenzen zwischen Aussendruck und Innendruck des Gebäudes gelangt durch die Undichtigkeit aller Wände, also Vorderwand, Rückwand und Stirnwände, und der Fenster mehr oder weniger Kaltluft in das Gebäude, die durch die Heizung ausgeglichen werden muss.
Die Erfindung bezweckt, ein Aussenthermometer für Regler zu schaffen, das nicht nur auf die Temperatur und Geschwindigkeit der Aussenluft, sondern auch auf die Richtung des Windes gegenüber einer mit dem Thermometer versehenen Hauptwand des Gebäudes sinngemäss und annähernd grössenordnungsmässig derart anspricht, dass bei wechselnden Windrichtungen keine Nachregelung von Hand nötig sind, die üblicherweise z. B. durch Änderung der Beheizung des Thermometers erfolgen.
Die Erfindung bezieht sich auf ein Aussenthermometer für Regler, insbesondere Widerstandsthermometer mit Beheizung für Heizungsregler von Gebäuden, und ist dadurch gekennzeichnet, dass der Temperaturfühler in einem Mantekohr untergebracht ist, das lediglich einen scharfkantig begrenzten Lufteinlass und einen nach unten oder oben gerichteten Luftauslass oder Luftauslässe mit horizontaler Austrittskante aufweist.
Geeignete Ausführungsbeispiele der Erfindung haben den Vorteil, dass der Luftauslass bei allen Windrichtungen etwa gleichmässig saugend auf das Innere des Mantelrohres einwirkt, während der Lufteinlass bei Einstellung gegen einen eine Gebäudewand senkrecht anblasenden Wind entsprechend der Grösse des Anstellwinkels des Windes zur Gebäudewand mehr oder weniger Luft durch den Lufteinlass in das Innere des Mantekohres einlässt, um das Thermometer mehr oder weniger zu kühlen. Dementsprechend steuert das Thermometer, z. B. das Widerstandsthermometer, die Heizung des Gebäudes auf stärkeres oder schwächeres Beheizen. Das Thermometer spricht dabei in bekannter Weise auch auf die Stärke des Windes an.
Die Zeichnung zeigt Ausführungsbeispiele der Erfindung. Es zeigen:
Fig. 1, 2 und 3 Längsschnitte durch verschiedene Ausführungsformen eines Aussen-Widerstandsthermometers und
Fig. 4, 5 und 6 mit solchen Widerstandsthermometern gewonnene Abkühlungskurven für aussergewöhnlich freistehende Gebäude, für teilweise freistehende Gebäude und für in geschützter Lage stehende Gebäude bei verschiedenen Windgeschwindigkeiten und für die Anblaswinkel 90 , 450 und 0".
Nach Fig. 1 ist in einem Mantelrohr 2 aus Metall, das oben durch einen Kunststoffstopfen 3 und unten durch einen Kunststoffstopfen 4 abgeschlossen ist, ein Widerstandsthermometer in Gestalt einer Metalloder Kunststoffhülse 5, die mit einer isolierten Messwicklung 6 versehen ist, untergebracht. Innerhalb der Hülse 5 ist eine bei Bedarf von Hand steuerbare Heizwicklung 7 zur indirekten Beheizung der Messwicklung 6 angeordnet, so dass die Beheizung den Messwert des Widerstandsthermometers nicht zu stark be einflusst.
In das untere Ende des Mantelrohres 2 und in den Stopfen 4 ist ein nach aussen scharfkantig begrenztes rundes oder quadratisches Mundstück 8 eingesetzt oder eingearbeitet, das mittels eines Krümmers 9 in einen senkrechten Kanal 10 übergeht, der die in den unteren Lufteinlass eintretende Luft durch das Innere des Mantelrohres 2 und um die Heizwicklung 6 und gegebenenfalls durch die Hülse 5 hindurch nach einem oberen Luftauslass 11 des Mantelrohres leitet. Der auf der gegen etwaigen Staudruck geschützten Rückseite des Mantelrohres auf der dem Gebäude zugewandten Seite angeordnet ist und eine nach unten mündende Auslassöffnung 12 mit horizontaler Austrittskante aufweist.
Hinter dem Lufteinlass 8 ist der Kanal 9, 10 bis kurz über die Oberkante des Lufteinlasses 8 im horizontalen Querschnitt etwa herzförmig ausgebildet, und die Rippe 13 ist an seiner vorspringenden Kante gut abgerundet.
Senkrecht in den Einlass 8 einströmende Luft wird vollständig nach dem darüber liegenden Widerstandsthermometer abgelenkt, kühlt dieses besonders stark ab und strömt dann ohne wesentlichen Widerstand bei allen Windrichtungen aus dem Auslass 12 aus.
Schräg in den Einlass 8 einströmende Luft wird durch die vom Wind getroffene Rückwand des Kanals 9, 10 zum Teil gegen die gegenüber liegende Kanalwand umgelenkt, aber durch die stark abgerundete Rippe 13 fächerförmig ausgebreitet, so dass ein abgeschwächter Rückstrom der Luft nach dem Lufteinlass 8 an der nicht angeblasenen Kante zurückströmt und dadurch den einströmenden Luftstrom am Lufteinlass etwas einschnürt. Hierdurch strömt bei 45" Anblaswinkel gegenüber dem Einlass 8 nur etwa halb soviel Luft ein wie bei senkrechter Anblasung, und dadurch wird die Abkühlung des Widerstandsthermometers etwa auf die Hälfte verringert.
Bei paralleler Anblasung des Lufteinlasses 8 strömt gemäss Versuchen etwa das 0,3-fache der Luft ein, wie sie bei senkrechter Anblasung einströmt.
Die Fig. 4, 5 und 6 zeigen die entsprechende Abkühlung des Widerstandsthermometers für 900, 450 und 0 Anblaswinkel bei verschiedenen Windgeschwindigkeiten und bei verschieden freistehender bzw. geschützter Lage des Gebäudes und bei Anbringung des Thermometers in gewissem Abstand von der angeblasenen Hauptgebäudewand. Diese Abkühlungskurven wurden durch Versuche ermittelt, wobei die Beheizung des Widerstandsthermometers umso stärker gewählt wurde, je freier das Gebäude dem Wind ausgesetzt war.
Das Widerstandsthermometer 5, 6 ist in üblicher Weise an einen Regler angeschlossen, so dass die Regelung ziemlich genau entsprechend der Aussentemperatur, der Windstärke und der Windrichtung erfolgt.
Nach Fig. 2 sind bei einem ähnlichen Thermometer am oberen Ende nach unten mündende Luftauslässe 11' unter 1200 zueinander versetzt angeordnet, wobei der eine Luftauslass nach der Gebäudewand zu gerichtet ist und die anderen beiden Auslässe demnach nach den Seiten hin gerichtet sind, aber an der Hauptstaudruckseite kein Auslass vorgesehen ist, damit bei senkrechter Anblasung kein Staudruck, der sich auf dem Mantelrohr 10 bildet, von oben her in das Mantelrohr 2' gelangen kann. Bei schräger Anblasung dagegen gelangt durch den Staudruck etwas Luft von oben in das Mantelrohr 2 und drosselt dadurch etwas die von unten nach oben gehende Luftströmung ähnlich, wie dies bei schräger Anströmung der im Querschnitt herzförmige Kanal 9, 10, 13 nach Fig. 1 bewirkt.
Als Lufteinlass ist am unteren Ende in den Stopfen 4' zentral ein Rohrkrümmer 14 eingesetzt, der eine scharfkantige Lufteinlassmündung 15 von rundem, quadratischem oder rechteckigem Querschnitt aufweist. Versuche mit diesem Aussenthermometer ergaben praktisch die gleichen Abkühlungskurven Fig. 4 bis 6 wie das Thermometer nach Fig. 1.
Nach Fig. 3 ist bei einem ähnlichen Widerstandsthermometer die Widerstandswicklung 6 nebst Hülse 5 und Heizwicklung 7 in einem oben offenen Rohr 16 angeordnet, das unten in einen zentralen Luft auslass 17 mündet, der eine horizontale Luftaustrittsöffnung aufweist und in den Stopfen 4" zentral einge setzt ist. Als Lufteinlass ist im Mantelrohr 2" ein von oben nach unten schmaler Schlitz 18, z. B. von 2 mm Breite und 30 mm Länge, vorgesehen. Die Aussenluft dringt je nach Anstellung in mehr oder weniger grosser Menge durch den Schlitz 18 in den Raum zwischen dem Mantelrohr 2" und dem Rohr 16 ein, umströmt dieses Rohr und tritt dann von oben in das Rohr 16 ein, bestreicht die Messwicklung 6 und gelangt dann durch den Luftaustritt 17 nach aussen.
Auch dieses Thermometer ergab bei Versuchen etwa die in den Fig. 4 bis 6 dargestellten Abkühlungskurven für das Widerstandsthermometer 6.
Alle drei Ausführungsformen sind für Reglerzwecke von Gebäudeheizungen etwa gleich gut verwendbar, und es können im Rahmen der Erfindung auch noch weitere Ausführungsformen ausgebildet werden.
Das neue Thermometer wird an der jeweils angeblasenen Gebäudewand in grösserem Abstand von z. B. etwa einem Meter oder bei besonders grossen Gebäuden auch mehr angebracht, damit der auf der Gebäudewand sich bildende Staukegel des Windes und der dort sich bildende Parallelwind die Messung nicht allzusehr beeinflussen. Der Lufteinlass wird dabei so eingestellt, dass er dem senkrecht auf die Gebäudewand gerichteten Wind entgegengerichtet ist, dass also der Querschnitt des Lufteinlasses parallel zur Gebäudewand liegt. Unter Umständen könnte zum Schutz gegen Eintritt von Regen die Mündung des Lufteinlasses auch etwas schräg von unten nach oben verlaufen, doch kann ein solcher Verlauf das Messergebnis schon etwas verschlechtern.
Das Thermometer wird zweckmässig auf der dem Gebäude zugewandten Seite dunkel, z. B. schwarz, über ein Drittel des Umfanges eingefärbt, während es auf dem restlichen Umfang weiss oder reflektierend ausgebildet ist. Hierdurch wird die in die Gebäudewand eingestrahlte Wärme auf das Thermometer zur Wirkung gebracht und somit bei der Regelung berücksichtigt, während die direkte Sonnenstrahlung am Thermometer möglichst wirkungslos ist.