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Vorrichtung zur Messung außenklimatischer Einflüsse, insbesondere
für', Heizungsregler von Gebäuden Bei freistehenden Wettersäulen ist es bekannt,
zur Windführung dienende Einlaßvorrichtungen vorzusehen, die aber an allen Seiten
der Wettersäule angeordnet sind und den Wind nur von der waagerechten in die senkrechte
Richtung umlenken, damit alle in der Wettersäule untergebrachten klimatischen Meßvorrichtungen
gleichmäßig vom Wind bespült werden. Die Auslaßvorrichtung der Wettersäule für den
Wind ist dabei durch eine Wetterfahne jeweils nach der Lee-Seite der Wettersäule
gerichtet. Die in solchen Wettersäulen untergebrachten Instrumente messen dabei
die außenklimatischen Einflüsse unabhängig von der Richtung des Windes.
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Bekannt sind ferner Feuchtigkeitsmesser mit in einem Häuschen an einer
feuchtigkeitsempfindlichen Darmsaite aufgehängtem Waagebalken, der an den Enden
eine Frauen- bzw. Männerfigur trägt, die je nach der Feuchtigkeit infolge Verdrehens
des Darmes aus dem Häuschen austreten bzw. in dieses eintreten. Da die Drehkraft
der den Waagebalken tragenden Darmsaite bei Änderung der Feuchtigkeit der Atmosphäre
sehr gering ist, können solche Häuschen nur an windstillen Stellen eines Gebäudes,
z. B. im Innern von Räumen oder in Wettersäulen aufgehängt werden, da sonst die
Figuren durch den Wind verstellt würden, nicht aber nur durch die Feuchtigkeit.
Form und Richtung der Wind-Ein- und -Auslässe eines solchen Gerätes sind daher für
solche Geräte ohne besondere Wirkung.
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Die bekannten Außenthermometer für Regler, insbesondere Widerstandsthermometer
mit Beheizung, sprechen bisher nur auf die Temperatur und Geschwindigkeit der Außenluft
unabhängig von der Richtung des auf die äußere Gebäudewand einwirkenden Windes an.
Nun wirkt aber ein ein Gebäude unter 90° anblasener Wind (Senkrechtwind) mit dem
vollen Staudruck drückend auf die Vorderwand und mit etwa dem 0,3fachen Staudruck
saugend auf die Hinterwand, ein unter 45° blasender Wind (also ein Schrägwind) etwa
mit dem 0,5fachen Staudruck drükkend auf die Vorderwand und mit etwa dem 0,5fachen
Staudruck saugend auf die Hinterwand und ein unter 0° auf die Wand treffender Wind
(Parallelwind) etwa mit dem 0,3fachen 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 Staudrucks auf die Vorder- und Hinterwände.
Entsprechend den verschiedenen sich hieraus ergebenden Druckdifferenzen zwischen
Außendruck und Innen- ; druck des Gebäudes gelangt durch die Undichtigkeit aller
Wände, also_Vörderwand, Rückwand und Stirnwände, und der Fenster mehr oder weniger
Kaltluft in das Gebäude, die durch die Heizung ausgeglichen werden muß.
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Die Erfindung bezweckt, eine Vorrichtung zur Messung außenklimatischer
Einflüsse, insbesondere für Heizungsregler zu schaffen, die 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
größenordnungsgemäß derart anspricht, daß bei wechselnden Windrichtungen keine Nachregelungen
von Hand nötig sind, die üblicherweise- z. B. durch Änderung der Beheizung des Thermometers
erfolgen.
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Die Erfindung bezieht sich- auf eine Vorrichtung zur Messung außenklimatischer
Einflüsse, insbesondere für Heizungsregler von Gebäuden, mit einem beheizten Thermometer,
insbesondere Widerstands= thermometer, in einem rohrförmigen Gehäuse, das der Windführung
-dienende Ein- und Auslaßvorrich= tungen- aufweist, derart, daß# @ die Windführung
im Innern des Gehäuses in Richtung der Thermometerachse erfolgt, und das Wesentliche
besteht darin, daß die Vorrichtung lediglich einen,. eine einzige Windrichtung und
die in diese Windrichtung fallenden Windkomponenten erfassenden; kanalartig ausgebildeten,
scharfkantig begrenztem Lufteinlaß aufweist. Dies hat den Vorteil, daß der, Lufteinlaß
entsprechend der Größe des Anstellwinkels des Windes zum Einlaß mehr oder weniger
Luft in das Innere des Mantelrohres 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.
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Der Luftkanal hinter dem als rundes oder quadratisches Mundstück ausgebildeten
Lufteinlaß weist mit Vorteil gegenüber dem Einlaß eine im Querschnitt herzförmige
Gestalt mit guter Abrundung der vorspringenden Rippe auf. Hierdurch wird ein in
den Einlaß gelangender Schrägwind durch die Rippe teilweise nach dem Einlaß zu zurückgelenkt,
jedoch unter gleichzeitiger Verteilung des zurückgelenkten Windanteils in die Breite,
so daß dieser Rückwind nur stark geschwächt nach der dem Wind zugewandten Kante
des Lufteinlasses zurückgelangt und den in den Lufteinlaß strömenden Schrägwind
nicht übermäßig drosseln kann.
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Die Formgebung des Eintritts- und Führungskanals wird zweckmäßig mittels
eines entsprechend ausgebildeten, am Ende des Mantelrohres eingesetzten Kunststoffpfropfens
erzielt.
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Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform ergibt sich, wenn der Lufteinlaß
als gegen den Senkrechtwind gerichtetes, gegenüber dem Mantelrohr vorspringendes
Rohr mit scharfer Eintrittskante ausgebildet ist, das mittels eines Krümmers etwa
in die Mitte eines, vorzugsweise des unteren, Stirnendes des Mantelrohres einmündet.
Dies ergibt eine möglichst wirbelfreie Durchströmung des Mantelrohres.
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Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform ergibt sich, wenn der Lufteinlaß
als senkrecht verlaufender Schlitz des Mantelrohres ausgebildet und das Widerstandsthermometer
innerhalb des Mantelrohres in einem oben offenen und nach unten in den Luftauslaß
mündenden Führungsrohr angeordnet ist. Dies ergibt einen besonders einfachen Lufteinlaß
und Luftauslaß, wobei die durch den Lufteinlaß strömende Luft um das Schutzrohr
und nach oben und von dort nach unten durch das Schutzrohr am Thermometer vorbei
zum Auslaß strömt. Das Thermometer ist hierbei besonders glatt und einfach und sicher
gegen Stoßbeschädigungen.
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Mit Vorteil ist der Luftauslaß oben am Mantelrohr an der dem Lufteinlaß
gegenüberliegenden Seite angeordnet, so daß ein etwaiger auf das Mantelrohr wirkender
Staudruck nicht auf den Luftauslaß einwirken kann.
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Nach einer anderen Ausführungsform können außer dem dem Lufteinlaß
gegenüberliegenden Luftauslaß auch symmetrisch an den Seiten des Mantelrohres angeordnete
Luftauslässe mit nach unten gerichteter horizontaler Austrittskante angeordnet sein.
Dies ist vorteilhaft; wenn bei Schräg- oder Parallelwinden ein schwacher Gegendruck
am Luftauslaß erzeugt werden soll, um die Einwirkung von Schräg-und Parallelwinden
auf das Thermometer abzuschwächen und somit die Heizung des Gebäudes durch den Regler
bei solchen Winden stärker zu drosseln.
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Eine vorteilhafte Ausführungsform ergibt sich auch, wenn der Luftauslaß
am unteren Ende des Mantelrohres mit nach unten gerichteter horizontaler Austrittskante
angeordnet ist. Hierdurch ist der Luftauslaß in einfachster Weise regensicher und
gegen verschiedene Windrichtungen unempfindlich.
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Die Widerstandswicklung ist zweckmäßig in an sich bekannter Weise
auf eine Hülse aus Metall, Kunststoff od. dgl. aufgewickelt, und in dieser Hülse
befindet sich, wie an sich bekannt, eine besondere Heizwicklung, die von Hand bei
Bedarf steuerbar ist. Durch diese Ausführungsform wird vermieden, daß die Beheizung
den Meßwert des Widerstandsthermometers zu sehr beeinflußt, wie dies der Fall wäre,
wenn die Meßwicklung unmittelbar mit einem Heizstrom gespeist würde.
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Die Erfindung ist an Hand der Zeichnungen an Ausführungsbeispielen
näher erläutert. Es zeigen F i g. 1, 2 und 3 Längsschnitte durch verschiedene Ausführungsformen
eines Außen-Widerstandsthermometers und F i g. 4, 5 und 6 mit solchen Widerstandsthermometern
gewonnene Abkühlungskurven für außergewöhnlich frei stehende Gebäude, für teilweise
frei stehende Gebäude und für in geschützter Lage stehende Gebäude bei verschiedenen
Windgeschwindigkeiten und für die Anblaswinkel 901, 45° und 0°.
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Nach F i g. 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 Metall-oder Kunststoffhülse 5,
die mit einer isolierten Meßwicklung 6 versehen ist, untergebracht. Innerhalb der
Hülse 5 ist eine Heizwicklung 7 zur indirekten Beheizung der Meßwicklung 2 angeordnet.
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In das untere Ende des Mantelrohres 2 und in säen 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 Imre des
Mantelrohres 2 und um die Heizwicklung 6 und gegebenenfalls durch die Hülse 3 hindurch
nach einem oberen Luftauslaß 11. des Mantelrohres leitet; der auf der Rückseite
des Mantelrohres auf der dem Gebäude zugewandten Seite angeordnet ist und einen
nach unten mündenden Auslaß 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 dis Rippe 13 ist
an seiner vorspringenden Kante gut abgerundet.
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Senkrecht in den Einlaß So 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.
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Schräg in den Einlaß 8 einströmende Luft wird durch die vom
Wind getroffene Rückwand des Kanals 9, 10 zum Teil gegen die gegenüberliegende
Xanalwand umgelenkt, aber durch die stark abgerundete Rippe 13 fächerförmig ausgebreitet,
so daß ein abgeschwächter Rückstrom der Luft nach dem Lttfteinlaß 8 an der nicht
angeblasenen Kante zurückströmt und dadurch den einströmenden Luftstrom am Lufteinlaß
etwa einschnürt. Hierdurch strömt bei 45° Anblaswinkel gegenüber dem Einlaß 8 nur
etwa halb soviel Luft ein wie bei senkrechter Anblagung, und dadurch wird die Abkühlung
des Widerstandsthermometers etwa auf die Hälfte verringert.
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Bei paralleler Anblasung des Lufteinlasses 8 strömt gemäß Versuchen
etwa das 0,3fache der Luft ein; wie sie bei senkrechter Anblasung einströmt.
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Die F i g. 4, 5 und 6 zeigen die entsprechende Abkühlung des Widerstandsthermometers
für 90°, 45° und 0° AnbIaswinkel bei verschiedenen Windgeschwindigkeiten und bei
verschieden frei stehender 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.
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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.
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Nach F i g. 2 sind bei einem ähnlichen Thermometer am oberen Ende
nach unten mündende Luftauslässe 11' unter 120° 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 F i g. 1 bewirkt.
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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, F i g. 4 bis 6,
wie das Thermometer nach F i g. 1.
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Nach F i g. 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 Luftauslaß 17 mündet, der eine horizontale Luftaustrittsöffnung
aufweist und in den Stopfen 4" zentral eingesetzt ist. Als Lufteinlaß ist im Mantelrohr
2" ein von oben nach unten verlaufender 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.
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Auch dieses Thermometer ergab bei Versuchen etwa die in den F i g.
4 bis 6 dargestellten Abkühlungskurven für das Widerstandsthermometer 6.
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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.
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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.
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Das Thermometer wird zweckmäßig auf der dem Gebäude zugewandten Seite
dunkel, z. B. schwarz, über etwa ein Drittel des Umfanges eingefärbt, während es
auf dem restlichen Umfang weiß ad-er 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 möglich&t:wirkungslos ist.