DE102004054118B4

DE102004054118B4 - Verfahren zum Betrieb eines Wärmezählers

Info

Publication number: DE102004054118B4
Application number: DE200410054118
Authority: DE
Inventors: Ulrich Gaugler; Franz Stefke
Original assignee: Hydrometer GmbH
Current assignee: Diehl Metering GmbH
Priority date: 2004-11-08
Filing date: 2004-11-08
Publication date: 2009-01-29
Anticipated expiration: 2024-11-09
Also published as: DE102004054118A1

Abstract

Verfahren zum Betrieb eines Wärmezählers,
wobei das Durchflussvolumen V, die Vorlauftemperatur T_V, die Rücklauftemperatur T_R gemessen wird,
wobei weiterhin eine Wärmemenge Q unter Verwendung folgender Gleichung Q = ΔT× k× Vmit
Q = Wärmemenge, ΔT = Differenztemperatur zwischen T_V und T_R und k = Faktor bestimmt wird, anhand welcher unter Berücksichtigung eines Tarifs die Verbrauchsabrechnung erfolgt,
und ein Korrektiv E miteinbezogen wird
dadurch gekennzeichnet, dass
(a) das Korrektiv E abhängig ist von T_V, T_R und V,
(b) eine virtuelle Leistung Q_V, bei der das Korrektiv E mit einbezogen ist, und eine reelle Leistung Q_R, bei der das Korrektiv E nicht mit einbezogen ist, ermittelt werden,
(c) zur Darstellung des momentanen Energieverbrauchsverhaltens des Verbrauchers ein Quotient X gebildet wird, bei dem die virtuelle Leistung Q_V und die reelle Leistung Q_R in Beziehung zueinander gesetzt werden und
(d) das momentane Energieverbrauchsverhalten unter Einbeziehung...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Wärmezählers gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Bei Wärmezählern der herkömmlichen Art erfolgt eine Messung der Vorlauftemperatur sowie Rücklauftemperatur und eine rechnerische Bestimmung des Temperaturunterschieds zwischen Vor- und Rücklauftemperatur. Darüber hinaus wird die Menge an Flüssigkeit erfasst, die durch den Wärmezähler hindurch geströmt ist. Dies erfolgt entweder mittels kontaktloser Messverfahren wie z. B. Ultraschall-Messverfahren oder unter Zuhilfenahme von mechanischen Abnehmern wie z. B. Flügelradzählern. Aus dem Temperaturunterschied sowie der gemessenen Menge an Flüssigkeit wird die verbrauchte Energie rechnerisch ermittelt. Unter Heranziehung eines bestimmten Tarifs wird vom Energieversorger die verbrauchte Energie dem Verbraucher dann in Rechnung gestellt.
In der CH 637 475 A5 ist ein Tarifzähler für Wärmeverbraucher beschrieben, bei dem mittels eines Konstantwertgebers eine virtuelle Rücklauftemperatur vorgebbar ist. Einem Rechenglied wird als Rechengröße ein Messwert des Durchflusses sowie. ein Messwert einer auf die Vorlauftemperatur bezogenen Temperaturdifferenz zugeführt. Der Messwert wird aus der Vorlauftemperatur und der virtuellen Rücklauftemperatur, die von der tatsächlichen Rücklauftemperatur unabhängig ist, gebildet.
Aus der EP 0 686 836 A1 ist ein Wärmezähler bekannt, bei dem wenigstens zwei Speicherzellen vorgesehen sind, in deren erste Speicherzelle die kumulierte Energie und in deren zweite Speicherzelle ein Wert gespeichert wird, der ein Maß für den Anteil ungenutzter Energie darstellt. Hierzu werden unterschiedliche Wärmeenergiemengen in Abhängigkeit eines Grenzwertes zwischen der Vorlauftemperatur und der Rücklauftemperatur erfasst.
Aufgrund der begrenzten Energieressourcen, die heutzutage zur Verfügung stehen sowie aufgrund eines sich immer stärker durchsetzenden energiebewussten Verhaltens eines Teils der Bevölkerung hat sich die vorliegende Erfindung zur Aufgabe gestellt, ein gattungsgemäßes Verfahren zur Verfügung zu stellen, mit dem das Verhalten des Verbrauchers in Bezug auf Energieverbrauch unmittelbar beeinflusst werden kann, und zwar ohne dass umfangreiche bauliche Maßnahmen an den Installationen erfolgen müssen.
Diese Aufgabe wird bei dem gattungsgemäßen Verfahren dadurch gelöst, dass das Korrektiv E abhängig ist von T_V, T_R und V.. Dies ermöglicht es Fälle zu unterscheiden, bei denen durch unterschiedliches Wärme-Entnahmeverhalten im Rahmen der üblichen Erfassungsmethode gleiche Wärmemengen und damit gleiche Verbrauchskosten sich ergeben würden. Beispielsweise kann durch das erfindungsgemäße Verfahren ein Verhalten, bei dem ein hoher Durchfluss (großes V) bei geringer Wärmeabnahme mit einer Zuschlagsgebühr beaufschlagt werden, wohingegen bei hoher Wärmeabnahme und geringem Durchfluss durch eine geringere Gebühr bzw. Gebührenabschlag eine Art Belohnung des Abnehmers vorgenommen werden könnte. Das zuerst genannte Entnahmeverhalten ist für den Energieversorger nachteilig, da er aufgrund der hohen Rücklauftemperatur hohe Wärmeverluste hat, wohingegen das zweite, vorerwähnte Entnahmeverhalten für den Energieversorger günstig ist. Unter Zugrundelegung des ermittelten Korrektivs E wird erfindungsgemäß eine „virtuelle Leistung" Q_V bestimmt werden, die zur Manifestierung des Verbraucherverhaltens herangezogen wird. Ausgehend aus der vorgenannten virtuellen Leistung Q_V sieht die vorliegende Erfindung vor, die virtuelle Leistung Q_V und eine reelle Leistung Q_R (Leistung ohne Korrektiv E) in Beziehung zueinander zu setzen und daraus einen Wert, z. B. einen Quotienten X, zu bilden. Hierdurch kann dem Kunden d. h. Verbraucher eine direkte Rückmeldung über sein momentanes Energieverbrauchsverhalten ermöglicht werden. Erfindungsgemäß wird die Energie unter Einbeziehung des Korrektivs beim Kunden an dem betreffenden Wärmezähler direkt oder an einer ausgelagerten Anzeigeeinrichtung angezeigt. Gleiches gilt für die Energie ohne Einbeziehung des Korrektivs E. Auch diese kann (zusätzlich) entsprechend angezeigt werden.
Vorzugsweise ist das Korrektiv E abhängig von dem Wert des Quotienten V/ΔT, wobei ΔT die Differenztemperatur zwischen T_V und T_R ist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist bzw. sind bei der Ermittlung des Korrektivs E eine Grenz-Temperatur T_K als Schwelle für Sommerbetrieb und/oder eine Grenz-Temperatur T_S als Schwelle für Winterbetrieb vorgesehen. Hierdurch wird das Verfahren an die unterschiedlichen Energiegegebenheiten im Sommer und/oder Winter angepasst.
Zweckmäßigerweise wird das Korrektiv E auf der Grundlage der nachstehenden Gleichung berechnet E = V × (k1 × TV + k2 × TR – TK). wobei V = Volumen, T_V = Temperaturvorlauf, T_R = Temperaturrücklauf, T_K = Schwelle für Sommerbetrieb, k₁ = Faktor sowie k₂ = Faktor. Hierbei ergibt sich die Höhe des Korrektivs E aus dem Unterschied zwischen der vom Energieversorger zur Verfügung gestellten Energie (T_V × V) und der vom Verbraucher ungenutzt zurückgeschickten Energie (T_R × V).
Bei den Faktoren k₁ bzw. k₂ handelt es sich um Faktoren, die zur konkreten Anpassung des Verfahrens notwendig sind. Vorzugsweise besitzen die Faktoren k₁ und k₂ den Wert 1 wegen der besseren Transparenz. Bei dem Wert T_K handelt es sich um den Schwellwert für den Sommerbetrieb. Durch die Einführung der Schwelle T_K für den Sommerbetrieb ist das Korrektiv wirkungslos, da die zur Verfügung gestellte Energie so gering ist, dass der Term k₁ × T_V + k₂ × T_R – T_K im Sommerbetrieb unterschritten wird das heißt 0 ist.
Zweckmäßigerweise werden bei der Berechnung des Korrektivs E folgende Bedingungen TR > TS sowie V × (k1 × TV +k2 × TR – TK) > 0mit einbezogen. Wenn diese beiden Bedingungen erfüllt sind, ergibt sich ein Korrektiv E. Ansonsten fällt das Korrektiv E weg.
Zweckmäßigerweise wird neben der oder den Energie(n) die virtuelle Leistung, die reelle Leistung Q_R und/oder der Quotient X angezeigt.
Zur Feststellung des zeitlichen Verlaufs der virtuellen Leistung Q_V, der reellen Leistung Q_R und/oder des Quotienten X werden die betreffenden Werte zweckmäßigerweise gespeichert und sind vom Kunden bei Bedarf abrufbar. Alternativ kann der betreffende zeitliche Verlauf auch permanent an dem Wärmezähler oder an einer externen Anzeige dargestellt werden.
Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens können vom Benutzer Fix-Werte für den Quotienten X vorgegeben werden. Das hat den Vorteil, dass bei Überschreiten der Fix-Werte eine optische und/oder akustische Meldung ausgegeben wird, aufgrund welcher der Kunde sein Wärmeverbrauchsverhalten andern kann.
Erläuterungen zu einer zweckmäßigen Ausgestaltung des vorliegenden Verfahrens sind in den Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen
1 eine stark vereinfachte schematische Darstellung eines Wärmezählers der herkömmlichen Art;
2 eine stark vereinfachte schematische Darstellung eines Wärmezahlers zur Durchführung des Verfahren gemäß der Erfindung;
3 eine Darstellung des jeweiligen Korrektivs in Abhängigkeit von der Rücklauftemperatur bei unterschiedlichen Vorlauftemperaturen.
Bezugsziffer 1 in 1 kennzeichnet einen Wärmezähler, beispielsweise einen statischen Kompakt-Wärmezähler in Ultra-Schall-Technologie. Ein solcher Wärmezähler erfasst in sehr hoher Genauigkeit alle abrechnungsrelevanten Daten in den Bereichen Nah- und Fernwärme. Der Wärmezähler 1 steht mit einem von einem Wärmeerzeuger 4 (z. B. Fernkraftwerk) gespeisten Zulauf 2 sowie mit einem Ablauf 3, welcher wiederum an den Wärmeerzeuger 4 über ein entsprechendes Versorgungsnetz zurückläuft, in Verbindung.
Zur Bestimmung der verbrauchten Energie besitzt der Wärmezähler einen Fühler 5 zur Erfassung der Vorlauftemperatur T_V, welcher im Zulauf 2 positioniert ist sowie einen Fühler 6 zur Erfassung der Rücklauftemperatur T_R, welcher im Ablauf 3 positioniert ist. Aus der Differenztemperatur ΔT = T_V – T_R sowie der vom Wärmezähler erfassten Durchflussmenge V wird unter Zuhilfenahme der Formel Q = ΔT × k × Vwobei
k einen Faktor darstellt, der die Enthalpie repräsentiert, die Wärmemenge berechnet. Es handelt sich hierbei um die Wärmemenge, die dem System in dem Streckenabschnitt zwischen Vorlauf und Rücklauf durch Verbrauch (Heizung oder dgl.) entzogen worden ist.
Gemäß der Erfindung wird nunmehr ein Korrektiv E eingeführt, mit dem dem Wärmeverbrauchsverhalten des Kunden Rechnung getragen werden soll. Das Korrektiv E ist abhängig von der Höhe des Quotienten ΔT/V.
Die Bedingung zur Ermittlung des Korrektivs E lautet folgendermaßen E = V × (k1 × TV + k2 × TR – TK)
Wenn T_R > T_S und V × (k₁ × T_V + k₂ × T_R – T_K) > 0 ist, ansonsten ist V = 0. wobei
V = Volumen, T_V = Temperaturvorlauf, T_R = Temperaturrücklauf, T_K = Schwelle für Sommerbetrieb, k₁ = Faktor und k₂ = Faktor
Durch dieses Korrektiv wird der Kunde im Winter belohnt, wenn er mit der Rücklauftemperatur unter der Schwelle T_S bleibt. Kommt der Kunde mit seinem Energieverbrauchsverhalten über die Schwelle T_S, so ist die Höhe des Zuschlags abhängig von der zur Verfügung gestellten Energie (T_V × V) und von der ungenutzt zurückgeschickten Energie (T_R × V).
Im Sommer ist der Mechanismus wirkungslos, da die zur Verfügung gestellte Energie so gering ist, dass der Term (k₁ × T_V + k₂ × T_R – T_K) für den Sommerbetrieb in der Regel unterschritten wird.
Zweckmäßigerweise kann aus der vorstehenden Berechnung resultierend eine virtuelle Leistung dadurch erzeugt werden, dass das Volumen aus der obigen Formel durch den Durchfluss ersetzt wird. Weiterhin kann zur Selbstkontrolle (und Erziehung des Kunden) auch ein Quotient X zwischen den beiden Leistungen (reelle Leistung Q_r/virtuelle Leistung Q_v) gebildet werden, wodurch der Kunde eine direkte Rückmeldung über sein momentanes Energieverbrauchsverhalten erhält. Der Quotient X stellt sozusagen den Wirkungsgrad Q dar. Aus 3 ist eine Grafik ersichtlich, die ein Maß für das Korrektiv in Abhängigkeit von der Rücklauftemperatur (T_R auf der x-Achse) bei unterschiedlichen Vorlauftemperaturen (k₁ = k₂ = 1) zeigt. Die Schwelle T_S liegt bei 35°C. Die Schwelle T_K liegt in 3 bei 120°C.
Die einzelnen in der Grafik dargestellten Geraden stellen das Korrektiv E in Abhängigkeit von der Rücklauftemperatur dar. Jede Gerade steht für eine andere Rücklauftemperatur (z. B. Ez 70, TR₁₇ entspricht der Vorlauftemperatur 70°C). Da die Rücklauftemperatur niemals höher ist als die Vorlauftemperatur enden die Kurven jeweils stets an diesem Punkt.
Damit der Kunde sein Energieverbrauchsverhalten möglichst transparent vor Augen geführt bekommt, ist gemäß der in 3 dargestellten Anordnung am Wärmezähler 1 eine Anzeige (im Fall der Darstellung nach 3 eine zusätzliche Anzeige 7) neben der Anzeige 8 für die Leistung bzw. Energie vorgesehen. Alternativ kann die jeweilige Information auch in einer einzigen Anzeige nacheinander (z. B. durch Tastendruck) oder in Teilbereichen der Anzeige wiedergegeben werden.
Zusätzlich kann auch eine Anzeigemöglichkeit für die Darstellung des Energieverbrauchsverhaltens in der Vergangenheit z. B. als Zeitfenster vorgesehen sein, die entweder stets am Wärmezähler dargestellt ist oder aber bei Bedarf abgerufen werden kann.
Des weiteren können von Kunden gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung Fix-Werte für das Verhältnis aus reeller und virtueller Leistung (Quotient Q) vorgegeben werden, bei deren Überschreitung ein akustisches und/oder optisches Warnsignal erzeugt wird.
Das Korrektiv E wird von einer logischen Rechnungseinheit in dem Wärmezähler unter Heranziehung der oben genannten Variablen rechnerisch ermittelt.
Im Vergleich zum bisherigen Stand der Technik hat das vorliegende Verfahren bzw. der vorliegende Wärmezähler den Vorteil, dass ohne zusätzliche konstruktive Maßnahmen allein aufgrund der bereits vorhandenen Daten eine zusätzliche Größe eingesetzt wird, mit der das Energieverbrauchsverhalten der Kunden in besonders wirksamer Weise beeinflusst werden kann. Die Erfindung stellt daher einen ganz besonderen Beitrag auf dem einschlägigen Gebiet der Technik dar.

Claims

Verfahren zum Betrieb eines Wärmezählers, wobei das Durchflussvolumen V, die Vorlauftemperatur T_V, die Rücklauftemperatur T_R gemessen wird, wobei weiterhin eine Wärmemenge Q unter Verwendung folgender Gleichung Q = ΔT× k× Vmit Q = Wärmemenge, ΔT = Differenztemperatur zwischen T_V und T_R und k = Faktor bestimmt wird, anhand welcher unter Berücksichtigung eines Tarifs die Verbrauchsabrechnung erfolgt, und ein Korrektiv E miteinbezogen wird dadurch gekennzeichnet, dass (a) das Korrektiv E abhängig ist von T_V, T_R und V, (b) eine virtuelle Leistung Q_V, bei der das Korrektiv E mit einbezogen ist, und eine reelle Leistung Q_R, bei der das Korrektiv E nicht mit einbezogen ist, ermittelt werden, (c) zur Darstellung des momentanen Energieverbrauchsverhaltens des Verbrauchers ein Quotient X gebildet wird, bei dem die virtuelle Leistung Q_V und die reelle Leistung Q_R in Beziehung zueinander gesetzt werden und (d) das momentane Energieverbrauchsverhalten unter Einbeziehung des Korrektivs E angezeigt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Korrektiv E abhängig ist von dem Wert des Quotienten V/ΔT.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Ermittlung des Korrektivs E eine Grenz-Temperatur T_K als Schwelle für Sommerbetrieb und/oder eine Temperatur T_S als Schwelle für Winterbetrieb vorgesehen ist und/oder sind.
Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Korrektiv E auf der Grundlage folgender Gleichung berechnet wird E = V × (k1 × TV + k2 × TR – TK)wobei V = Volumen, T_V = Temperaturvorlauf, T_R = Temperaturrücklauf, T_K = Schwelle für Sommerbetrieb, k₁ = Faktor und k₂ = Faktor
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Berechnung des Korrektivs E folgende Bedingungen T_R > T_S sowie V × (k₁ × T_V + k₂ × T_R – T_K) > 0 mit einbezogen werden.
Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die reelle Leistung Q_R ohne Einbeziehung des Korrektivs E als Vergleichsstand angezeigt wird.
Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die virtuelle Leistung Q_V, die reelle Leistung Q_R und/oder der Quotient X angezeigt wird.
Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der zeitliche Verlauf der virtuellen Leistung Q_V, der reellen Leistung Q_R und/oder des Quotienten X abgespeichert wird und anzeigbar ist.
Verfahren nach den Ansprüchen 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass vom Benutzer Fix-Werte für den Quotienten X einstellbar sind und bei Überschreiten der Fix-Werte eine optische und/oder akustische Meldung erfolgt.