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Die Erfindung betrifft einen Heizkostenverteiler mit einem an einem Heizkörper befestigbaren Rückenteil, einem an dem Rückenteil befestigbaren Gehäusevorderteil, einer im Gehäusevorderteil angeordneten elektrischen Schaltungsanordnung und mit einem Heizkörpertemperatursensor.
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Ein derartiger Heizkostenverteiler ist beispielsweise aus der
DE 298 04 071 U1 bekannt. Bekannte Heizkostenverteiler sind im Prinzip wie in der
1 dargestellt aufgebaut.
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Ein Rückenteil 1 kann an einem Heizkörper befestigt werden. Ein Gehäusevorderteil 2 weist eine Leiterplatte 3 auf, an der ein Temperatursensor 4 befestigt ist. Der Temperatursensor 4 ist über fest am Temperatursensor 4 und an der Leiterplatte 3 befestigte Verbindungsdrähte 5, 6 mit der Leiterplatte 3 verbunden. Der Temperatursensor 4 ist über ein Federelement 7 an der Leiterplatte 3 angeordnet. Ein Kupferplättchen 8 deckt den Temperatursensor 4 ab. Wenn das Gehäusevorderteil 2 an dem Rückenteil 1 befestigt wird, wird die Feder 7 komprimiert, wenn der Temperatursensor 4 über das Kupferplättchen 8 an das Rückenteil 1 gedrückt wird. Es wird somit bei der Montage des Gehäusevorderteils 2 ein thermischer Kontakt zwischen dem Temperatursensor 4 und dem Rückenteil 1 hergestellt. Entsprechend wird der thermische Kontakt unterbrochen, wenn das Gehäusevorderteil 2 abgenommen wird. Durch die gestrichelte Linie 9 wird somit eine thermische Trennstelle angedeutet. Problematisch ist, dass der Wärmeübergangswiderstand sehr schwer reproduzierbar ist. Wenn demnach das Gehäusevorderteil abgenommen wird, ist nicht sichergestellt, dass bei erneutem Verschließen des Heizkostenverteilers derselbe Wärmeübergangswiderstand erzeugt wird. Weiterhin problematisch ist, dass der Wärmeübergangswiderstand in einer ähnlichen Größenordnung liegt wie andere thermische Widerstände des Systems. Eine Änderung des Wärmeübergangswiderstands hat demnach erhebliche Auswirkungen auf die Messgenauigkeit.
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Die in der
DE 298 04 0771 U1 gezeigte Anordnung unterscheidet sich von der Anordnung gemäß
1 im Wesentlichen dadurch, dass die Feder
7 nicht unmittelbar zwischen Temperatursensor
4 und Leiterplatte
3 angeordnet ist, sondern zwischen der Leiterplatte
3 und dem Gehäusevorderteil
2, wobei die Leiterplatte
3 schwenkbar im Gehäusevorderteil
2 angeordnet ist.
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Aus der
EP 0 015 407 B1 ist eine Vorrichtung zur elektrischen Verbrauchsermittlung einzelner Wärmeverbraucher, bestehend aus einem Gehäuse, in dessen dem Wärmeverbraucher zuzuwendenden Gehäuseunterteil eine Temperaturmesseinrichtung angeordnet ist, deren Leitung zu einer im Gehäuse angeordneten Zähleinrichtung führt, bekannt. Die Vorrichtung weist eine elektronische Auswertschaltung auf, die das von der Temperaturmesseinrichtung gelieferte Signal als eine Funktion der Temperatur der Oberfläche des Wärmeverbrauchers darstellt, wobei die elektronische Auswertschaltung zur integralen Verarbeitung des Messsignals in eine bleibende Verbrauchsanzeige ausgebildet ist. Die Temperaturmesseinrichtung ist als Thermistor beziehungsweise Widerstandsthermometer ausgebildet. Es ist eine Einrichtung vorgesehen, mit welcher die spezifischen Daten des Wärmeverbrauchers einstellbar sind. An dem vom Wärmeverbraucher abzuwendenden Gehäuseoberteil ist ein Messfühler zur Messung der Raumtemperatur angeordnet, dessen elektrisches Signal zur Differenzbildung mit dem elektrischen Signal der Temperaturmesseinrichtung dient. Das Gehäuse weist Belüftungslöcher zur Luftzirkulation auf.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Heizkostenverteiler bereitzustellen, mit dem die oben genannten Nachteile vermieden werden.
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Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch einen Heizkostenverteiler mit einem an einem Heizkörper befestigbaren Rückenteil, einem an dem Rückenteil befestigbaren Gehäusevorderteil, einer im Gehäusevorderteil angeordneten elektrischen Schaltungsanordnung und mit einem Heizkörpertemperatursensor, wobei der Heizkörpertemperatursensor an dem Rückenteil befestigt ist und durch Kontaktelemente der elektrischen Schaltungsanordnung elektrisch kontaktiert ist.
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Im Gegensatz zu Heizkostenverteilern des Standes der Technik ist erfindungsgemäß vorgesehen, den Heizkörpertemperatursensor nicht im Gehäusevorderteil, sondern direkt am Rückenteil anzuordnen. Somit wurde die thermische Trennstelle aufgegeben. Grundsätzlich ist es denkbar, dass der Heizkörpertemperatursensor bleibend mit den Kontaktelementen elektrisch verbunden, z. B. damit verlötet ist. Dabei sollten die Kontaktelemente für die Montage oder Wartung erlauben, dass das Gehäusevorderteil ein Stück weit vom Rückenteil abgehoben werden kann. Dazu können die Kontaktelemente beispielsweise als schraubenförmige Kabel oder Drähte ausgebildet sein.
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Alternativ kann der Heizkörpertemperatursensor lösbar durch die Kontaktelemente kontaktiert oder kontaktierbar sein. In diesem Fall wird die thermische Trennstelle durch eine elektrische Trennstelle ersetzt. Wird nämlich nun das Gehäusevorderteil abgenommen, so wird ein elektrischer Kontakt, nicht jedoch ein thermischer Kontakt unterbrochen. Der Wärmeübergangswiderstand zwischen Heizkörpertemperatursensor und Rückenteil bleibt demnach immer gleich. Nach einem Öffnen und erneuten Verschließen des Heizkostenverteilers ist dasselbe Messergebnis zu erwarten wie zuvor. Da in der Regel der elektrische Widerstand im Restsystem, insbesondere im Heizkörpertemperatursensor selbst, sehr viel größer ist als der elektrische Übergangswiderstand zwischen den Kontaktelementen und dem Heizkörpertemperatursensor hat eine geringfügige Änderung des elektrischen Übergangswiderstands nur eine vernachlässigbare Auswirkung auf das Messergebnis.
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Vorzugsweise ist das Rückenteil als Aluminium-Strangpressprofil ausgebildet. Dies hat kostenmäßige Vorteile gegenüber einem Druckgussteil, welches im Stand der Technik häufig als Rückenteil verwendet wird. Mit einem Strangpressprofil ist eine reproduzierbare Ankopplung an einen Heizkörper möglich.
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Die Schaltungsanordnung kann als Leiterplatte ausgebildet sein oder eine Leiterplatte umfassen. Weiterhin kann die Schaltungsanordnung als Halbleiterbaustein oder -chip ausgebildet sein oder einen solchen umfassen.
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Der Heizkörpertemperatursensor kann an dem Rückenteil angeklebt oder klemmend gehalten sein. Dadurch wird die Position des Heizkörpertemperatursensors an dem Rückenteil festgelegt und kann sich der Wärmeübergangswiderstand zwischen Heizkörpertemperatursensor und Rückenteil nicht verändern. Somit ist eine zuverlässige und genaue Wärmemessung sichergestellt. Um den Heizkörpertemperatursensor klemmend am Rückenteil zu halten, kann beispielsweise ein Clip vorgesehen sein.
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Besondere Vorteile ergeben sich, wenn zwischen dem Rückenteil und dem Heizkörpertemperatursensor ein Wärmeleitmittel angeordnet ist. Beispielsweise kann eine Wärmeleitpaste zwischen dem Heizkörpertemperatursensor und dem Rückenteil vorgesehen sein. Dadurch kann ein gleichbleibender widerstandsarmer Wärmeübergang sichergestellt werden. Das Vorsehen eines Wärmeleitmittels hat insbesondere Vorteile bei runden, kugel- oder halbkugelförmigen Sensoren, da dadurch die Kontaktfläche erhöht werden kann. Auch ein Kleber, mit dem der Heizkörpertemperatursensor an dem Rückenteil befestigt ist, kann als Wärmeleitmittel dienen.
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Der Heizkörpertemperatursensor kann an einem Träger angeordnet sein, der an dem Rückenteil befestigt ist. Beispielsweise kann der Heizkörpertemperatursensor an einer Platine angeordnet sein. Die Platine kann beispielsweise auf das Rückenteil aufgeklebt sein. Über die Platine ist eine elektrische Kontaktierung des Heizkörpertemperatursensors besonders einfach möglich, da die Platine Kontaktflächen aufweisen kann. Alternativ kann vorgesehen sein, dass als Träger ein Kunststoffstreifen verwendet wird, an dem der Heizkörpertemperatursensor angeordnet bzw. in den dieser eingebettet ist. Der Kunststoffstreifen kann Klebeflächen aufweisen, mit denen er an das Rückenteil geklebt ist. In oder an dem Kunststoffstreifen können elektrische Leitungen verlaufen, die in Kontaktflächen enden, über die der Heizkörpertemperatursensor elektrisch kontaktiert werden kann. Je nach Ausgestaltung des Trägers kann der Heizkörpertemperatursensor ausschließlich über dem Träger am Rückenteil befestigt sein oder zusätzlich selbst unmittelbar am Rückenteil befestigt sein.
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Weitere Vorteile ergeben sich, wenn die Kontaktelemente den Heizkörpertemperatursensor gegen eine Rückstellkraft kontaktieren. Dadurch kann sichergestellt werden, dass bei geschlossenem Heizkostenverteiler stets ein elektrischer Kontakt zu dem Heizkörpertemperatursensor besteht. Insbesondere können durch diese Maßnahme Toleranzen ausgeglichen und Temperaturausdehnungen aufgenommen werden. Rückenteilseitig können Kontaktflächen vorgesehen sein, die durch die Kontaktelemente der elektrischen Schaltungsanordnung berührt werden. Die Kontaktflächen sind vorzugsweise hinreichend groß gewählt, damit eine sichere und zuverlässige Kontaktierung durch die Kontaktelemente erfolgen kann.
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Es ist grundsätzlich denkbar, die Schaltungsanordnung über ein Federelement an dem Gehäusevorderteil abzustützen und dadurch eine Kontaktierung gegen eine Rückstellkraft zu bewirken. Besonders vorteilhaft ist es jedoch, wenn die Kontaktelemente als federnde Kontakte ausgebildet sind. Beispielsweise können die Kontaktelemente gegen eine Rückstellkraft teleskopierbar ausgebildet sein. Insbesondere ist es denkbar, dass ein elektrisch leitfähiger Stift in einer Hülse geführt und innerhalb der Hülse ein Federelement angeordnet ist, über das sich der Stift an der Schaltungsanordnung, insbesondere einer Leiterplatte, abstützt. Das Federelement kann Bestandteil des Kontaktelements und elektrisch leitfähig sein.
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Weiterhin können die Kontaktelemente relativ zueinander verlagerbare Kontaktelementteile aufweisen. Insbesondere ist ein zweiteiliger Schleifkontakt denkbar, sodass auch dadurch ein Toleranzausgleich stattfinden kann.
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Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung kann ein Raumtemperatursensor vorgesehen sein, der mit der Schaltungsanordnung elektrisch verbunden ist. Wenn die Schaltungsanordnung als Leiterplatte ausgebildet oder auf einer Leiterplatte angeordnet ist, kann auch der Raumtemperatursensor auf der Leiterplatte angeordnet sein. Die Schaltungsanordnung kann eine entsprechende Auswerteeinrichtung umfassen, die einen Temperaturvergleich der durch den Raumtemperatursensor und den Heizkörpertemperatursensor gemessenen Temperaturen ermittelt. Basierend auf dem Ergebnis kann ein Wärmemengenverbrauch ermittelt werden. Die Messergebnisse oder aus den Messergebnissen ermittelte Daten können drahtlos an ein entsprechendes Lesegerät übertragen werden.
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Zudem kann eine schalterlose, temperaturunabhängige Öffnungserkennung vorgesehen sein.
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Ein zusätzlicher Vorteil bei lösbarer Kontaktierung des Heizkörpertemperatursensors ergibt sich daraus, dass die bei der Trennung von Vorder- und Rückenteil zwingend erfolgende elektrische Unterbrechung des Kontakts zum Heizkörpersensor dazu benutzt werden kann, eine Öffnung des Gehäuses und damit einen Manipulationsversuch zu erkennen, ohne dass eine zusätzliche Vorrichtung wie ein Schalter zur Detektion der Gehäuseöffnung erforderlich ist, und ohne dass auf indirekte Verfahren zur Detektion der Gehäuseöffnung – etwa ungewöhnliche Temperaturänderungen – zurückgegriffen werden muss.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Schaltungsanordnung auf einer Leiterplatte angeordnet ist, die auf der dem Rückenteil zugewandten Seite mit einer Abdeckung abgedeckt ist. Dadurch ist die Schaltungsanordnung geschützt angeordnet und kann nicht während der Montage durch Berührung eines Monteurs beschädigt werden.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung, anhand der Figur der Zeichnung, die erfindungswesentliche Einzelheiten zeigt, sowie aus den Ansprüchen. Die dort gezeigten Merkmale sind nicht notwendig maßstäblich zu verstehen und derart dargestellt, dass die erfindungsgemäßen Besonderheiten deutlich sichtbar gemacht werden können. Die verschiedenen Merkmale können je einzeln für sich oder zu mehreren in beliebigen Kombinationen bei Varianten der Erfindung verwirklicht sein.
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In der schematischen Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
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Es zeigen:
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1 einen Heizkostenverteiler gemäß dem Stand der Technik;
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2 eine schematische Darstellung eines Heizkostenverteilers;
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3 eine schematische Darstellung eines Kontaktelements.
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In der 2 ist ein Heizkostenverteiler 10 stark schematisiert dargestellt. Der Heizkostenverteiler 10 umfasst ein an einem Heizkörper befestigbares Rückenteil 11. An dem Rückenteil 11 ist ein Heizkörpertemperatursensor 12 befestigt. Insbesondere ist im Ausführungsbeispiel der Heizkörpertemperatursensor 12 über einen wärmeleitfähigen Kleber an das Rückenteil 11 angeklebt. Ein Gehäusevorderteil 13 ist zur Befestigung an dem Rückenteil 11 vorgesehen. An dem Gehäusevorderteil 13 ist eine als Leiterplatte ausgebildete Schaltungsanordnung 14 vorgesehen. Diese ist mit Kontaktelementen 15, 16 verbunden, über die ein elektrischer Kontakt zum Heizkörpertemperatursensor 12 herstellbar ist. Hierzu sind die Kontaktelemente 15, 16 mit entsprechenden Kontaktflächen 17, 18 in elektrischen Kontakt bringbar. Wird das Gehäusevorderteil 13 abgenommen, so werden die Kontaktelemente 15, 16 von den Kontaktflächen 17, 18 abgehoben, sodass eine elektrische Trennung vom Heizkörpertemperatursensor 12 erfolgt. Diese elektrische Trennstelle ist durch die gestrichelte Linie 19 angedeutet.
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Die Kontaktelemente 15, 16 sind in der 2 stark schematisiert dargestellt. Eine Ausführungsform für Kontaktelemente 15, 16 ist in der 3 dargestellt. Auf der als Leiterplatte ausgebildeten Schaltungsanordnung 14 ist ein im Ausführungsbeispiel mehrteilig ausgeführtes Kontaktelement 15 angeordnet. Das Kontaktelement 15 weist einen Stift 20 auf, der in einer Hülse 21 geführt ist. Das Kontaktelement 15 ist demnach teleskopierbar. Der Stift 20 stützt sich über eine Feder 22 an der Schaltungsanordnung 14 ab. Die elektrische Verbindung zum Heizkörpertemperatursensor 12 erfolgt also über den Stift 20 und die elektrisch leitfähige Feder 22. Der Stift 20 ist gegen die Rückstellkraft der Feder 22 in axialer Richtung relativ zur Hülse 21 bewegbar.
