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PATENTANSPRÜCHE
1. Verfahren zur elektrischen Erfassung der von in Räumen angeordneten Radiator-Heizkörpern abgegebenen Wär meenergien. dadurch gekennzeichnet, dass als Mass für die abgegebene Wärmeenergie die Temperaturdifferenz zwischen Heizkörperoberfläche und Raumwand herangezogen wird.
2. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der oder die Heizkörper (3) eines Raumes (1) mitje einem Messfühler (5, 5') und eine Wand (4) dieses Raumes mit einem Vergleichsfühler (6, 6') versehen sind, wobei je ein Messfühler (5, 5') und ein Vergleichsfühler (6, 6') ein Fühlersystem (20, 21) bilden, dass alle Fühlersysteme (20,21) derart an einen Spannungs-Frequenzwandler (9) angeschlossen sind, dass sich an diesem die Signalspannungen der Fühlersysteme addieren, und dass der Spannungs-Frequenzwandler einen Zähler (11) ansteuert.
3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Temperaturfühler Thermoelemente (5, 5', 6, 6') verwendet sind, und dass jedem Fühlersystem (20, 21) ein Bewertungswiderstand (22, 23) zugeordnet ist, über den eine Anpassung an die Fläche des Heizkörpers (3) erfolgt.
4. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Spannungs-Frequenzwandler aus einem Integrationsverstärker (31) mit vorgeschaltetem elektronischen Kommutator (30) besteht, der von einer dem Integrationsverstärker (31) nachgeschalteten Triggerstufe (32) angesteuert ist.
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine Anordnung zur Durchführung dieses Verfahrens.
Für Wohnhäuser oder Wohnblocks sind bereits Messsysteme zur nichtelektrischen Erfassung der von in den Wohneinheiten aufgestellten Radiator-Heizkörpern abgegebenen Wärmeenergien zum Zwecke der Kostenverteilung bekannt, bei denen in bestimmtem Turnus (beispielsweise ein Jahr) eine Ablesung des an jedem Heizkörper angeordneten Messsystems durch eine Person erfolgen muss. Diese Person muss Zugang zu den Wohneinheiten haben und von Heizkörper zu Heizkörper jedes zugeordnete Messsystem ablesen und die Werte notieren.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Erfassung der von den Heizkörpern abgegebenen Wärmeenergien zu schaffen, das die Anzeige an einer zentralen Stelle des Hauses oder des Wohnblocks erlaubt, bei dem ferner der Anteil jedes Heizkörpers an dem gesamten Wärmeverbrauch einzeln auf der Grundlage von Abstrahlfläche und spezieller Raumeigenschaft einstellbar ist, das derart ausgebildet ist, dass ein Betrug durch Eingriff in die Messanlage nicht möglich oder erkennbar ist, und das eine Anlage ergibt, die wartungsfrei ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Massnahmen gelöst.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen
Fig. 1 eine Anordnung der beim Verfahren verwendeten Komponenten in einer Wohneinheit und die Zähleranzeige an einer zentralen Stelle,
Fig. 2 die genauere Ausbildung der elektronischen Messeinrichtung,
Fig. 3 ein Signaldiagramm des bei der Anordnung verwendeten Integrationsverstärkers der Messelektronik.
In der Fig. 1 ist ein Raum 1 einer Wohneinheit mit einem unter einem Fenster 2 angeordneten Heizkörper 3 und einer zum Raum gehörigen Innenwand 4 angedeutet.
Jeder Heizkörper 3 der Wohneinheit ist beispielsweise mit einem Thermoelement 5 versehen und eine ebenfalls zum jeweiligen Raum gehörige Innenwand 4 mit einem Thermoelement 6. Das Thermoelement 5 stellt einen Messfühler und das Thermoelement 6 einen Vergleichsfühler dar (Fühlersystem).
Die gestrichelte Leitung 7 deutet die Verbindung zu den Fühlersystemen der nächsten Räume der Wohneinheit an. Da die Temperatur einer Innenwand der mittleren Raumtemperatur entspricht, lässt sie sich sehr gut als Vergleichstemperatur zur Heizungstemperatur einsetzen.
Alle Fühlersysteme einer Wohneinheit sind über eine Ringleitung 8 miteinander in Reihe geschaltet und die von diesen Fühlersystemen abgegebene Differenz-Gleichspannung ist einer in der Wohneinheit (beispielsweise Diele) angeordneten Messelektronik 9 zugeführt.
Anstelle der Thermoelemente-Fühlersysteme können sinngemäss auch Thermistor-Fühlersysteme verwendet werden.
Jeder Wohneinheit ist an einer Zentralstelle (beispielsweise Keller) 10 ein Zähler 11 eines Zählerfeldes 50 (beispielsweise für vier Wohneinheiten je Etage I bis IV mit sechzehn Zählern) zugeordnet, an dem die verbrauchte Wärmeenergie abgelesen wird; von dieser Zentralstelle 10 erfolgt auch eine zentrale Spannungsversorgung für die Messelektronik 9 der Wohneinheiten.
In der Fig. 2 sind die Temperaturfühlersysteme 20, 21 für beispielsweise zwei Räume einer Wohneinheit dargestellt.
Jedes Fühlersystem 20, 21 besteht aus den Thermoelementen 5, 6 bzw. 5', 6', die in Reihe geschaltet sind, wobei zu dieser Reihenschaltung 5, 6 bzw.5',6' je ein Widerstand 22, 23 parallelgeschaltet ist; jedes Fühlersystem 20, 21 weist ferner eine den Messfühlern 5, 5' körperlich zugeordnete Kupferleitung 24,25 als Schutz mit folgender Wirkung auf. Wird beispielsweise die Zuleitung 26 des Messfühlers 5 mit Absicht unterbrochen, so ist die Reihenschaltung aller Fühler wegen des den Fühlern 5, 6 parallelgeschalteten Widerstandes 22 trotzdem nicht unterbrochen. Die Unterbrechung der gesamten Ringleitung 8 erfolgt jedoch über die gleichzeitig zerstörte Kupferleitung 24.
Die dadurch offene Ringleitung 8 wirkt wie eine Antenne und wird die im Raum vorhandene Netzfrequenz von 50 Hz aufnehmen und der Messelektronik 9 zuführen, die diese Frequenz in der Weise verarbeitet, dass der Zähler 11 ein Vielfaches gegenüber Normalbetrieb anzeigt, und so dem Vorstand der Wohneinheit ein entsprechend hoher Betrag in Rechung gestellt wird.
Mit Hilfe der Widerstände 22, 23 ist die Empfindlichkeit jedes Fühlersystems an die Fläche des jeweiligen Heizkörpers anpassbar; durch entsprechende Bemessung dieser Bewertungswiderstände lassen sich der Einfluss vorhandener Aussenwände und andere Gegebenheiten berücksichtigen.
An den Enden 27,28 der Ringleitung 8 tritt eine Differenz-Gleichspannung u5 der paarigen Mess- und Vergleichsfühler 5, 6 bzw. 5', 6' auf, die ein Mass für die Temperaturdifferenz zwischen diesen Fühlern ist.
Die Weiterverarbeitung der Differenz-Gleichspannung erfolgt in der Messelektronik 9, die aus einem elektronischen Kommutator 30, einem nachgeschalteten Integrationsverstärker 31, einer von diesem angesteuerten Triggerstufe 32 und einem nachgeschalteten Frequenzteiler 33 besteht, dessen Ausgangspulse dem der Wohneinheit zugeordneten Zähler 11 zugeführt werden, der sich in der Zentralstelle 10 befindet, die auch die erforderliche Spannungsversorgung 40 für die Messelektroniken 9 enthält.
Die Differenz-Gleichspannung u0 aller Mess- und Vergleichsfühler ist an den Kommutator 30 gelegt, der zur Vermeidung des Einflusses von Driftspannungen des Integrationsverstärkers 31 die Differenz-Gleichspannung umpolt.
Bei Anliegen einer derartigen Gleichspannung wird die Span
nung am Ausgang ui des Integrationsverstärkers 31 entsprechend der Zeitkonstante RC des Kondensators 51 und des Widerstandes 52 ansteigen und bei einem bestimmten Wert wird die Triggerstufe 32 aktiviert und an ihrem Ausgang u, tritt ein Spannungssprung auf; die Triggerstufe 32 steuert den Kommutator 30 an, wodurch die angelegte Eingangsspannung ug umgepolt am Integrationsverstärker 31 liegt. Die Wirkungsweise wird anhand der Fig. 3 näher erläutert. Der lntegrationsverstärker 31 integriert die am + Eingang liegende Thermospannung bis der Triggerpegel U zu erreicht ist, bei welchem der Kommutator 30 umgeschaltet wird und eine Integration in umgekehrter Richtung bis zur Erreichung des Triggerpegels U2 erfolgt.
Mit UTh ist die resultierende Ther mospannung und mit UDr eine zusätzliche Fehler- oder Driftspannung bezeichnet. Erhöht sich nun durch eine derartige Spannung UDr die Anstiegsgeschwindigkeit von Ua, so erniedrigt sie sich beim Abstieg in gleichem Masse und die Frequenz der Integrationsspannung bleibt somit von der Fehlerspannung UDr unbeeinflusst.
Der Integrationsverstärker 31 gibt an seinem Ausgang ui zine Dreieckspannung mit einer Frequenz von beispielsweise 10 Hz ab; entsprechend tritt am Ausgang u1 der Triggerstufe 32 eine Rechteck-Signalfolge gleicher Frequenz auf, die dem Frequenzteiler 33 zugeführt ist, der im Verhältnis 104: 1 untersetzt, so dass an dessen Ausgang uf drei Pulse/h auftreten, die an den mechanischen Impulszähler 11 mit sechs Dekaden geführt sind.
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PATENT CLAIMS
1. A method for the electrical detection of the thermal energies emitted by radiator radiators arranged in rooms. characterized in that the temperature difference between the radiator surface and the wall of the room is used as a measure of the heat energy given off.
2. Arrangement for performing the method according to claim 1, characterized in that the radiator (s) (3) of a room (1) with one measuring sensor (5, 5 ') and a wall (4) of this room with a comparison sensor (6, 6 ') are provided, each with a measuring sensor (5, 5') and a comparison sensor (6, 6 ') forming a sensor system (20, 21) that all sensor systems (20, 21) are connected to a voltage-frequency converter (9 ) are connected so that the signal voltages of the sensor systems add up, and that the voltage-frequency converter controls a counter (11).
3. Arrangement according to claim 2, characterized in that thermocouples (5, 5 ', 6, 6') are used as temperature sensors, and that each sensor system (20, 21) is assigned an evaluation resistor (22, 23) via which one Adaptation to the area of the radiator (3) takes place.
4. Arrangement according to claim 2, characterized in that the voltage-frequency converter consists of an integration amplifier (31) with an upstream electronic commutator (30) which is controlled by a trigger stage (32) connected downstream of the integration amplifier (31).
The invention relates to a method according to the preamble of claim 1 and an arrangement for performing this method.
For residential buildings or apartment blocks, measuring systems for the non-electrical recording of the thermal energies emitted by radiator radiators installed in the residential units are already known for the purpose of cost distribution, in which the measuring system arranged on each radiator must be read by a person at certain intervals (for example one year) . This person must have access to the residential units and read each assigned measuring system from radiator to radiator and write down the values.
The invention has for its object to provide a method for detecting the heat energy emitted by the radiators, which allows the display at a central location in the house or apartment block, in which the share of each radiator in the total heat consumption individually based on Radiation area and special spatial property is adjustable, which is designed such that fraud by intervention in the measuring system is not possible or recognizable, and which results in a system that is maintenance-free.
This object is achieved according to the invention by the measures specified in the characterizing part of claim 1.
The invention is explained below with reference to an embodiment shown schematically in the drawing. Show it
1 shows an arrangement of the components used in the method in a residential unit and the meter display at a central point,
2 shows the more precise design of the electronic measuring device,
3 shows a signal diagram of the integration amplifier of the measuring electronics used in the arrangement.
In Fig. 1, a room 1 of a residential unit is indicated with a radiator 3 arranged under a window 2 and an inner wall 4 belonging to the room.
Each radiator 3 of the living unit is provided, for example, with a thermocouple 5 and an inner wall 4, which also belongs to the respective room, with a thermocouple 6. The thermocouple 5 is a measuring sensor and the thermocouple 6 is a comparative sensor (sensor system).
The dashed line 7 indicates the connection to the sensor systems of the next rooms of the residential unit. Since the temperature of an inner wall corresponds to the average room temperature, it can be used very well as a comparison temperature to the heating temperature.
All sensor systems of a residential unit are connected in series with one another via a ring line 8 and the differential DC voltage emitted by these sensor systems is fed to measuring electronics 9 arranged in the residential unit (for example a hallway).
Instead of thermocouple sensor systems, thermistor sensor systems can also be used.
A counter 11 of a counter field 50 (for example for four residential units per floor I to IV with sixteen counters) is assigned to each residential unit at a central point (for example basement) 10, at which the used thermal energy is read off; A central power supply for the measuring electronics 9 of the residential units also takes place from this central point 10.
2 shows the temperature sensor systems 20, 21 for two rooms of a living unit, for example.
Each sensor system 20, 21 consists of the thermocouples 5, 6 or 5 ', 6', which are connected in series, a resistor 22, 23 being connected in parallel to this series connection 5, 6 or 5 ', 6'; each sensor system 20, 21 also has a copper line 24, 25 physically assigned to the sensors 5, 5 'as protection with the following effect. If, for example, the lead 26 of the sensor 5 is intentionally interrupted, the series connection of all sensors is nevertheless not interrupted because of the resistor 22 connected in parallel with the sensors 5, 6. However, the entire ring line 8 is interrupted via the simultaneously destroyed copper line 24.
The ring line 8 which is open as a result acts like an antenna and will pick up the mains frequency of 50 Hz present in the room and feed it to the measuring electronics 9, which processes this frequency in such a way that the counter 11 indicates a multiple of normal operation, and thus to the board of the residential unit a correspondingly high amount will be charged.
With the help of resistors 22, 23, the sensitivity of each sensor system can be adapted to the area of the respective radiator; The influence of existing external walls and other conditions can be taken into account by appropriate dimensioning of these evaluation resistances.
At the ends 27, 28 of the ring line 8, a DC differential voltage u5 of the paired measuring and comparison sensors 5, 6 or 5 ', 6' occurs, which is a measure of the temperature difference between these sensors.
The further processing of the differential DC voltage takes place in the measuring electronics 9, which consists of an electronic commutator 30, a downstream integration amplifier 31, a trigger stage 32 controlled by the latter, and a downstream frequency divider 33, the output pulses of which are supplied to the counter 11 assigned to the residential unit, which is located in the central station 10, which also contains the required power supply 40 for the measuring electronics 9.
The DC differential voltage u0 of all measuring and comparison sensors is applied to the commutator 30, which reverses the DC differential voltage to avoid the influence of drift voltages of the integration amplifier 31.
When such a DC voltage is applied, the span
voltage at the output ui of the integration amplifier 31 corresponding to the time constant RC of the capacitor 51 and the resistor 52 rise and at a certain value the trigger stage 32 is activated and at its output u, a voltage jump occurs; the trigger stage 32 controls the commutator 30, as a result of which the input voltage applied is reversed in polarity on the integration amplifier 31. The mode of operation is explained in more detail with reference to FIG. 3. The integration amplifier 31 integrates the thermal voltage at the + input until the trigger level U is reached, at which the commutator 30 is switched over and integration takes place in the opposite direction until the trigger level U2 is reached.
UTh is the resulting thermal voltage and UDr is an additional error or drift voltage. If such a voltage UDr increases the rate of increase of Ua, it decreases to the same extent during the descent and the frequency of the integration voltage thus remains unaffected by the error voltage UDr.
The integration amplifier 31 outputs at its output ui zine delta voltage with a frequency of 10 Hz, for example; Correspondingly, a square-wave signal sequence of the same frequency occurs at the output u1 of the trigger stage 32, which is fed to the frequency divider 33, which is reduced by a ratio of 104: 1, so that three pulses / h occur at its output, which are transmitted to the mechanical pulse counter 11 six decades have passed.