CH638043A5

CH638043A5 - Arrangement for the central measurement of the thermal energy drawn by a plurality of heat consumers

Info

Publication number: CH638043A5
Application number: CH675979A
Authority: CH
Inventors: Claudio Meisser
Original assignee: Landis & Gyr Ag
Priority date: 1979-07-20
Filing date: 1979-07-20
Publication date: 1983-08-31
Also published as: SE8005264L; DK312280A; DE2931979C2; DE2931979A1; FR2461938B1; FR2461938A1; IT1131586B; NL8004137A; IT8023464A0; SE441308B

Description

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PATENTANSPRÜCHE

1. Anordnung zur zentralen Erfassung der von mehreren Wärmeverbrauchern bezogenen Wärmeenergie, mit mehreren, je einem der Verbraucher zugeordneten Messeinrichtungen,

die über eine gemeinsame Sammelleitung mit einem Zentral- s gerät verbunden sind, wobei jede Messeinrichtung einen Durchflussmesser enthält und entweder in jeder Messeinrichtung oder im Zentralgerät ein Rechenglied angeordnet ist, das jeweils nach dem Verbrauch einer Energiefestmengë einen Energiefestmengenimpuls erzeugt, der in einem dem Verbrau- io eher zugeordneten Wärmemengenzählwerk aufsummiert wird, wobei ferner die Energiefestmengenimpulse oder vom Durchflussmesser erzeugte Durchflussfestmengenimpulse in Form eines die Adresse des Verbrauchers enthaltenen Co.dewortes einer ersten Art von der Messeinrichtung über die Sammellei- 15 tung zum Zentralgerät übertragen werden, dadurch gekennzeichnet, dass in der Messeinrichtung (1 bis 3; 27) ein Zeitglied (15) angeordnet ist, das periodisch die Übertragung eines Codewortes einer zweiten Art (B) zum Zentralgerät (5) auslöst, und dass im Zentralgerät (5) ein Alarmglied (16) vorhanden 20 ist, das anspricht, wenn innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne von einer Adresse kein Codewort eintrifft.

2.'Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Zeitglied (15) durch jeden Energiefestmengenimpuls bzw. Durchflussfestmengenimpuls zurückgestellt wird. 25

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Alarmglied (16) anspricht, wenn ein Vorlauftemperaturfühler (7), ein Rücklauftemperaturfühler (8) und/oder andere Zustandsfühler (19) der Messeinrichtung

( 1 bis 3 ; 27) irreguläre Zustände oder Änderungen erfassen. 30

4. Anordnung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch einen Detektor (17) zur Überwachung der Änderungsgeschwindigkeit der von den Temperaturfühlern (7 ; 8) ermittelten Messwerten (Tv; Tr).

5. Anordnung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch 35 einen Detektor (18) zur Überwachung der Differenz der von den Temperaturfühlern (7; 8) ermittelten Messwerten (Tv; Tr).

6. Anordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, gekennzeichnet durch einen im Durchflussmesser (6) angeordneten Druckwächter ( 19). 40

7. Anordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung (1 bis 3; 27) zur Erzeugung eines Codewortes einer dritten Art (C) eingerichtet ist und dieses über die Sammelleitung (4) zum Zentralgerät (5) überträgt, wenn der Vorlauftemperaturfühler (7), der Rück- 45 lauftemperaturfühler (8) bzw. andere Zustandsfühler (19) die irregulären Zustände oder Änderungen erfassen.

8. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Alarmglied (16) anspricht, wenn die Abweichung der von den Vorlauftemperaturfühler (7) der Messeinrichtungen 50 (1 bis 3; 27) erfassten Vorlauftemperaturen (Tv) einen vorgegebenen Wert überschreitet.

9. Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass die Sammelleitung (4) eine Zweidrahtleitung ist. 55

10. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtungen (1 bis 3; 27) aus der Zweidrahtleitung (4) gespeist sind.

Es ist eine Anordnung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art bekannt (DE-OS 27 22 485), bei der die dezentralen Messeinrichtungen vom Zentralgerät zyklisch 65 abgefragt werden und hierbei die gemessene Temperaturdifferenz über eine Sammelleitung an das Zentralgerät weiterleiten, falls ein Wassermengenkontakt des Durchfjussmessers der

Messeinrichtung seit der letzten Abfrage angesprochen hatte. Die Sammelleitung besteht aus einer Taktleitung, einer Adressleitung, einer Datenleitung und einer Spannungsversorgungsleitung. Die Adressierung erfolgt dadurch, dass jede Messeinrichtung ein Adress-Flipflop aufweist, sämtliche Flipflops zu einem Schiebere'gister geschaltet sind und das Zentralgerät ein Signal durch dieses Schieberegister schiebt. Ist infolge einer Störung oder Unterbrechung der Spannungsversorgung eines dieser Flipflops nicht mehr funktionstüchtig, so wird das Schieberegister unterbrochen und dadurch auch die Messwertübertragung von an sich noch funktionstüchtigen Messeinrichtungen ausser Betrieb gesetzt.

Der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der ein Ausfall der Spannungsversorgung bzw. andere Störungen in einer der Messeinrichtungen vom Zentralgerät angezeigt werden und keinen Ausfall der Messwertübertragung von den übrigen Messeinrichtungen zur Folge , haben.

Nachfolgend werden einige Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen: •

Fig. 1 ein Prinzipschaltbild einer Anordnung zur zentralen Erfassung der von mehreren Wärmeverbrauchern bezogenen Wärmeenergie und

Fig. 2 ein Prinzipschaltbild einer Messeinrichtung.

In der Fig. 1 bedeuten 1,2 und 3 dezentrale Messeinrichtungen, die über eine gemeinsame Sammelleitung 4 mit einem Zentralgerät 5 verbunden sind. Jede der gleich aufgebauten Messeinrichtungen 1 bis 3 ist einem nicht gezeichneten Wärmeverbraucher zugeordnet und weist einen Durchflussmesser 6, einen Vorlauftemperaturfühler 7 und einen Rücklauftemperaturfühler 8 auf. Der Durchflussmesser 6 misst den Volumen-durchfluss V ; der Vorlauftemperaturfühler 7 die Verlauftemperatur Tv und der Rücklauftemperaturfühler 8 die Rücklauftemperatur Tr eines Wärmeträgers, der in einer Vorlaufleitung zum betreffenden Wärmeverbraucher und in einer Rücklaufleitung zur Wärmequelle fliesst.

Ein Rechenglied 9 ermittelt z.B. nach der Formel Q = k f V (Tv - Tr) dt die vom Verbraucher bezogene Wärmeenergie Q und erzeugt an seinem Ausgang jeweils nach dem Verbrauch einer vorgegebenen Energiefestmenge einen Energiefestmengenimpuls. Ein Sendeglied 10 formt jeden Energiefestmengenimpuls in ein die Adresse des Energieverbrauchers enthaltendes Codewort der Art A um und sendet dieses Codewort, falls die Sammelleitung 4 nicht bereits druch eine der anderen Messeinrichtungen 2 oder 3 belegt ist, in Form eines Impulstelegramms über die Sammelleitung 4 zu einem Auswerteglied

11 des Zentralgerätes 5. Ist die Sammelleitung 4 bereits belegt, so wird mit der Übertragung des Codewortes zugewartet, bis sie wieder frei ist. Solche Übertragungsverfahren haben den Vorteil, dass ein Aufruf zur Messwertübertragung durch das Zentralgerät 5 und somit ein Empfänger in den einzelnen Messeinrichtungen 1 bis 3 nicht erforderlich sind. Als Sammelleitung 4 kann eine Zweidrahtleitung verwendet werden, die zugleich zur Spannungsversorgung der Messeinrichtungen 1 bis 3 dient.

Das Zentralgerät 5 weist mehrere Wärmemengenzählwerke

12 bis 14 auf, von denen jedes einer der Messeinrichtungen 1 bis 3 zugeordnet ist. Trifft ein Codewort der Art A im Zentralgerät 5 ein, so gibt das Auswerteglied 11 entsprechend der Adresse des Codewortes einen Energiefestmengenimpuls an das betreffende Wärmemengenzählwerk 12, 13 oder 14 ab. In diesen werden die Energiefestmengenimpulse aufsummiert, und die von den verschiedenen Verbrauchern bezogene Wärmeenergie wird angezeigt.

In jeder der Messeinrichtungen 1 bis 3 ist ein Zeitglied 15 angeordnet, das durch jeden vom Rechenglied 9 abgegebenen

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Energiefestmengenimpuls zurückgestellt wird und nach Ablauf einer vorgegebenen Zeitspanne Ta periodisch die Übertragung eines die Adresse des Verbrauchers enthaltenden Codewortes der Art B zum Zentralgerät 5 auslöst. Wenn innerhalb einer Zeitspanne Tb, die entsprechend den möglichen Verzögerungen etwas länger als Ta zu wählen ist, im Zentralgerät 5 von einer Adresse weder das Codewort der Art A noch das Codewort der Art B eintrifft, gibt das Auswerteglied 11 ein Steuersignal an ein Alarmglied 16 ab, wodurch Alarm ausgelöst wird, was auf eine Störung in der betreffenden Messeinrichtung oder auf einen Betrugsversuch, beispielsweise durch Unterbrechung der Spannungsversorgung, hinweist. Vorteilhaft weist das Zentralgerät 5 ein Anzeigeglied auf, in dem die Adresse der funktionstüchtigen Messeinrichtung angezeigt wird.

Zur Überwachung der zeitlichen Abstände der empfangenen Codeworte kann das Auswerteglied 11 für jede Adresse ein Zeitglied aufweisen, das durch jedes eintreffende Codewort der Art A oder B der betreffenden Adresse erneut gestartet wird und nach Ablauf der Zeitspanne Tb Alarm auslöst. Vorteilhaft dient jedoch als Auswerteglied 11 ein Mikrocomputer, der für jede Adresse den Zeitpunkt des Eintreffens des letzten Codewortes in einen Speicher einschreibt und Alarm auslöst, sobald ein im Speicher festgehaltener Zeitpunkt die Zeitspanne Tb überschritten hat.

Das Zeitglied 15 der Messeinrichtungen 1 bis 3 kann auch so betrieben werden, dass es unabhängig von den Energiefest-mengenimpulsen periodisch die Übertragung eines Codewortes der Art B zum Zentralgerät 5 auslöst. In diesem Fall hat das Auswerteglied 11 Alarm auszulösen, wenn innerhalb der Zeitspanne Tb von einer der verschiedenen Adressen im Zentralgerät 5 kein Codewort der Art B eintrifft. Die zuvor erwähnte Möglichkeit, ein Codewort der Art B erst auszusenden, nachdem während der Zeitspanne Ta kein Energiefestmengenimpuls aufgetreten ist, hat jedoch den Vorteil, dass die Sammelleitung 4 weniger häufig belegt wird.

Vorteilhaft ist dafür gesorgt, dass das Alarmglied 16 auch anspricht, wenn der Vorlauftemperaturfühler 7, der Rücklauftemperaturfühler 8 und/oder andere Zustandsfühler irreguläre Zustände oder Änderungen erfassen. Hierzu sind in den Messeinrichtung 1 bis 3 ein Detektor 17 zur Überwachung der Änderungsgeschwindigkeit der von den Temperaturfühlern 7, 8 ermittelten Messwerten Tv und Tr, ein Detektor 18 zur Überwachung der Differenz der Messwerte Tv und Tr sowie ein Druckwächter 19 vorgesehen, die über ein Oder-Gatter 20 das Sendeglied 10 ansteuern und die Übertragung eines Codewortes der Art C zum Zentralgerät 5 auslösen. Trifft im Auswerteglied 11 ein Codewort der Art C ein, wird sogleich das Alarmglied 11 angesteuert.

Der Detektor 17 besteht in dargestellten Beispiel aus Differenziergliedern 21,22 zur Bildung der zeitlichen Ableitungen dT

v dT

und dt dt und aus Schwellenschaltern 23,24, die ansprechen, wenn die zeitliche Ableitung des Messwertes Tv bzw. Tr einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet. Ändert der Messwert Tv bzw. Tr infolge einer Störung oder eines Betrugsversuches z.B.

durch Unterbrechung der Fühlerzuleitung oder Entfernung des Temperaturfühlers von der Messstelle schneller, als dies im regulären Betrieb aufgrund der Zeitkonstanten möglich ist, so wird Alarm gegeben.

Der Detektor 18 ist durch ein Differenzglied 25 und einen Schwellenschalter 26 gebildet. Er spricht an, wenn die Temperaturdifferenz AT = Tv - Tr einen vorgegebenen, auf die Messgenauigkeit der Temperaturfühler 7, 8 abgestimmten negativen Wert überschreitet, was auf eine Störung oder einen Betrugsversuch hinweist.

Der vorteilhaft im Durchflussmesser 6 angeordnete Druck-5 Wächter 19 überwacht den statischen Druck im Wärmeleitungsnetz und löst Alarm aus, wenn der statische Druck einen vorgegebenen Mindestwert unterschreitet. Dadurch wird auch Alarm gegeben, wenn ein Konsument den Durchflussmesser 6 in betrügerischer Absicht aus dem Wärmeleitungsnetz ent-io fernt.

Ist die Aussendung der Codeworte der Art B von der Abgabe von Energiefestmengenimpulsen unabhängig, so kann die Alarmweitergabe vom Oder-Gatter 20 zum Alarmglied 16 auch dadurch erfolgen, dass das Oder-Gatter 20 die Aussen-15 dung des Codewortes der Art B sperrt, so dass nach Ablauf der Zeitspanne Tb das Alarmglied 16 anspricht.

Die Erzeugung der Energiefestmengenimpulse aus den Messwerten des Volumendurchflusses V, der Vorlauftemperatur, Tv und der Rücklauftemperatur Tr kann auch anstatt in 20 jeder einzelnen Messeinrichtung 1 bis 3 erst im Auswerteglied 11 des Zentralgerätes 5 erfolgen. Die Fig. 2 zeigt eine für diesen Fall bestimmte Messeinrichtung 27, deren Durchflussmesser 6 jeweils nach dem Durchfluss einer vorgegebenen Durchflussmenge des Wärmträgers einen Durchflussfestmengenim-25 puls erzeugt. Ein Sendeglied 28 formt jeden Durchflussfest-mengenimpuls in ein Codewort der Art A um und sendet dieses über die Sammelleitung 4 zum Zentralgerät 5 (Fig. 1). Das Zeitglied 15 wird durch jeden Durchflussfestmengenimpuls zurückgestellt und löst nach Ablauf der Zeitspanne Ta peri-30 odisch die Übertragung eines Codewortes der Art B aus. Die von den Temperaturfühlern 7, 8 ermittelten analogen Messwerte Tv und Tr werden in einem Analog-Digital-Wandler 29 in digitale Signale umgeformt und über das Sendeglied 28 in die in die Sammelleitung 4 eingekoppelt.

35 Die von den verschiedenen Verbrauchern bezogene Wärmeenergie Q wird im Auswerteglied 11 (Fig. 1) z.B. nach der Formel Q = kf V (Tv - Tr ) dt berechnet und im zugehörigen Wärmemengenzählwerk 12,13 oder 14 angezeigt. Vorteilhaft wird im Auswerteglied 11 auch geprüft, ob die von den Vor-« lauftemperaturfühlern 7 der verschiedenen Messeinrichtungen erfassten Messwerte der Vorlauftemperatur Tv ähnlich sind. Überschreitet die Abweichung der Vorlauftemperaturen Tv einen vorgegebenen Wert, was wiederum auf eine Störung oder auf einen Betrugsversuch schliessen lässt, so wird Alarm aus-45 gelöst. Die anhand der Fig. 1 erläuterte Prüfung der Änderungsgeschwindigkeit der von den Temperaturfühlern 7, 8 erfassten Messwerte und die Prüfung des Vorzeichens der Temperaturdifferenz AT = Tv - Tr kann ebenfalls im Auswerteglied 11 erfolgen.

so Die Temperaturfühler 7, 8 in den Messeinrichtungen 27 können entfallen, wenn statt dessen die Vorlauftemperatur mit einem sämtlichen Verbrauchern gemeinsamen Vorlauftemperaturfühler gemessen wird und die Ermittlung der vom Konsumenten zu bezahlenden Wärmeenergie Qv aufgrund einer fikti-55 ven Rücklauftemperatur T„ z.B. nach der Formel Qv = kj V (Tv - Trv) dt erfolgt. Die Substitution der tatsächlichen Rücklauftemperatur Tr durch die fiktive Rücklauftemperatur Trv wirkt sich auf das Messergebnis so aus, dass Konsumenten, die ihre Wärmeverbraucher mit geringer Temperaturdifferenz 60 AT betreiben, einen vergleichsweise höheren Energiepreis zu bezahlen haben als Konsumenten, die durch eine hohe Temperaturdifferenz AT zu einer optimalen Ausnützung der Kapazität des Wärmeleitungsnetzes und einem guten Wirkungsgrad des Heizwerkes beitragen.

65 Die in den Messeinrichtungen 1 bis 3 und 27 durchzuführenden digitalen Operationen lassen sich vorteilhaft mittels eines Mikrocomputers verwirklichen.

1 Blatt Zeichnungen