DE1798439C3

DE1798439C3 - Device for recording the comfort of the climate in living rooms for living beings

Info

Publication number: DE1798439C3
Application number: DE19681798439
Authority: DE
Inventors: Knud Julius Nordborg Hallgren (Dänemark)
Original assignee: Danfoss AS
Current assignee: Danfoss AS
Filing date: 1968-01-26
Publication date: 1977-07-14

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Erfassung der Behaglichkeit des Klimas in Aufenthaltsräumen für Lebewesen, mit einem Fühlelement, mit einer Heizeinrichtung zur Beaufschlagung des Fühlele-Kients mit einer konstanten Wärmeleistung und mit finer Einrichtung zur Messung der Temperatur des Fühlelementes.The invention relates to a device for detecting the comfort of the climate in lounges for living beings, with a sensing element, with a heating device to act on the sensing element with a constant heat output and with fine device for measuring the temperature of the Sensing element.

Die Üblichen Wärmefühler in Wohn- und Arbeitsräu-•len für Menschen, Stallräumen für Tiere usw. messen fm allffemeinen nur Hie Tamnjrahii· Λλ* UlSiJsbSSdcn laft, die infolge Konvektion am Fahler vorbeiströmt INe Erfahrung hat jedoch gezeigt, daß die Lufttempera- &> lir allein kein Kennzeichen für das Wohlbefinden des Lebewesens ist Eine Raumtemperierung, die bei sitzender Beschäftigung als angenehm empfunden wird, fahrt bei körperlicher Arbeit zum Schwitzen. Umgekehrt ist eine Raumtemperierung, die bei körperlicher Arbeit als angenehm empfunden wird, bei ruhiger Tätigkeit zu gering. Des weiteren spielt die einfallende Wärme- und Kältestrahlung eine sehr große Rolle. Wer Strahlungswärme (von der Sonne oder einem Strahlungsheizkörper) empfängt, hält eine geringere Raumtemperatur für angenehmer als eine andere Person, die nicht der Wärmestrahlung ausgesetzt istThe usual heat sensor in residential and work rooms • len for people measure stall spaces for animals, etc. fm allffemeinen only Hie Tamnjrahii · Λλ * UlSiJsbSSdcn laft that INe experience flows past due convection at Wan has shown that the Lufttempera- &> lir alone is not a sign of the well-being of the living being. Room temperature control, which is perceived as pleasant when seated, makes you sweat when doing physical work. Conversely, room temperature control, which is perceived as pleasant during physical work, is too low during quiet activity. Furthermore, the incident heat and cold radiation play a very important role. Anyone who receives radiant heat (from the sun or a radiant heater) considers a lower room temperature to be more comfortable than another person who is not exposed to thermal radiation

Es ist ein Kümamesser bekannt (DT-PS 1 60 866/ Wien), der gleichzeitig die Temperatur, die Luftfeuchtigkeit und die Stärke der Luftbewegung erfassen soll. Zu diesem Zweck wird ein als Kugel oder Zylinder ausgebildeter Fühler, der mit einer Dehnungsflüssigkeit gefüllt ist, mittels eines Heizkörpers auf eine Temperatur beheizt, die etwa 60° C über der normalen Temperatur liegt. Der Stromzufluß und damit die zugeführte Wärmeleistung ist konstant, in Abhängigkeit vcn den Witterurgsbedingungen nimmt nunmehr die Dehnungsfiüssigkeit ein bestimmtes Volumen ein, das an einer Skala abgelesen werden kann. Der auf der Skala angezeigte Wert ist dann nicht nur ein Maß für die Temperatur, sondern auch für die anderen genannten Faktoren.There is a known Kümamesser (DT-PS 1 60 866 / Vienna), which at the same time the temperature, the humidity and should detect the strength of the air movement. For this purpose one is called a sphere or cylinder trained sensor, which is filled with an expansion fluid, to a temperature by means of a heater heated, which is about 60 ° C above normal temperature. The flow of electricity and thus the supplied heat output is constant, depending on Under the weather conditions, the expansion liquid now occupies a certain volume can be read on a scale. The value shown on the scale is then not just a measure of that Temperature, but also for the other factors mentioned.

Aus der gleichen L teraturstelle ergibt sich auch ein sogenanntes Katathermometer, mit dem man einen Wert für die durch die Luftbewegung erzeugte Abkühlung erhält, indem man das Thermometer durch Eintauchen in eine heiße Flüssigkeit auf Körpertemperatur und dann in d^n zu untersuchenden Raum bringt. Die Abkühlungsgröße wird aus dem Verhältnis <*es Temperaturabfalls und einer Abkühlungszeit bestimmt. Daneben gibt es sogenannte Frigorimeter, bei denen eine beheizte Metallkugel benutzt wird, deren Oberfläche durch Wärmezufuhr auf einer konstanten Temperatur, und zwar der Hauttempe"atur, gehalten wird. Aus der mehr oder weniger zuzuführenden Wärmemenge ergibt sich ein Wert für die Abkühlungsgröße. Dieses Gerät kann man auch mit konstanter Energiezufuhr betreiben, worauf die gewünschten Abkühiungsgrößen sich aus den schwankenden Temperaturen an der Kugeloberfläche ergeben.From the same literature there is also a so-called catathermometer, with which one can get one The value for the cooling produced by the air movement is obtained by looking through the thermometer Immersion in a hot liquid at body temperature and then in the room to be examined brings. The cooling amount is calculated from the ratio <* es Temperature drop and a cooling time determined. There are also so-called frigorimeters, where a heated metal ball is used, the surface of which is kept at a constant temperature by the supply of heat, namely the skin temperature is maintained. From the more or less amount of heat to be supplied results in a value for the cooling quantity. This device can also be used with constant energy supply operate, whereupon the desired cooling quantities result from the fluctuating temperatures at the Result in spherical surface.

Bei Witterungsgebern ist es bekannt (»Heizungs-Lüftung-Haustechnik«, 14. 1963, Nr. 4 S. 106 bis 110), Temperaturfühler zu verwenden, die zum Schutz gegen Sonnenstrahlung ein äußeres Strahlungsblech aufweisen, das außen schwarz und innen blank ist.It is known from weather transmitters (»heating, ventilation, and building technology«, 14. 1963, No. 4 pp. 106 to 110), temperature sensors to be used to protect against Solar radiation have an outer radiation sheet that is black on the outside and bare on the inside.

Der Erfindung liegt C'i Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art anzugeben, welche die Feststellung gestattet, wie gut die tatsächlichen Bedingungen mit den Behaglichkeitsbedingungen eines Lebewesens übereinstimmen. Unter »uehagiichkeitsbedingungen« werden hierbei diejenigen Bedingungen verstanden, die gemeinsam bei einem Menschen das Gefühl erzeugen, daß es im Raum gerade angenehm warm ist Messungen haben gezeigt, daß dieses Gefühl in dem Bereich vorhanden ist, in dem die Hauttemperatur etwa 33° C beträgt. Dies entspricht einer Temperatur an der Kleidungsaußenseite vonetwa 26° C. Die genaue »Behaglichkeitstemperatur« hängt vom jeweiligen Aktivitätsniveau (z.B. Holzhacken, Schreibtischarbeit, Essen) der im Raum befindlichen ?€Γ5ΰίϊ ab. Sic »jiiki mit steigendem Akirviiaisniveau. Für andere Lebewesen gilt entsprechendes. The invention is based on the object of specifying a device of the type described at the outset which allows the determination of how well the actual conditions match the comfort conditions of a living being. In this context, "uncomfortable conditions" are understood to mean those conditions which together create the feeling that the room is pleasantly warm in the room. Measurements have shown that this feeling is present in the area where the skin temperature is around 33 ° C. This corresponds to a temperature on the outside of the clothing of around 26 ° C. The exact "comfort temperature" depends on the level of activity (e.g. chopping wood, desk work, eating) of those in the room. Sic »jiiki with increasing level of acircleity. The same applies to other living beings.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Oberfläche des Fühlelementes einen Wärme· strahlungs-Absorptioflskoeffizienten besitzt, der demjenigen des Lebewesens entspricht, und daß die Heizeinrichtung Mittel zur Einstellung der W&rmsltistung auf verschiedene, dem jeweiligen Aktivitätsniveau des Lebewesens zugeordnete Werte aufweist, welche so bemessen sind, daß die Oberflächentempsrater des Fühieiements bei vorliegen der Behagiichkefis&edin-This object is inventively achieved in that the surface of the sensing element has a thermal · radiation-Absorptioflskoeffizienten which corresponds to that of the subject, and that the heating means comprises the living being assigned values for setting the W & rmslti stung in different, each level of activity which so are dimensioned so that the surface tempsrater of the guide element when the comfort kefis & edin-

gungen der Behaglichkeitstemperatur des Lebewesens bei dem betreifenden Aktiviiatsniveau entspricht.corresponding to the comfort temperature of the living being at the level of activity in question.

Die infolge der Beheizung über der Umgebungstemperatur liegende Fühlertemperatur entspricht einem Gleichgewichtszustand zwischen der aufgenommenen j und der abgegebenen Wärmeenergie. Infolgedessen wird nicht nur die Umgebungstemperatur, sondern auch die Geschwindigkeit der vorbeiströmenden Luft, die auf den Fühler auftreffende Strahlung und die dem eingestellten Aktivitätsniveau entsprechende Heizlei- ro stung berücksichtigt Dies entspricht ungefähr dem Zustand an der Haut eines Lebewesens, von der dauernd Wärme entsprechend der inneren Verbrennung abgegeben wird, wobei sich die Wärmeabgabe nach der Umgebungstemperatur, nach der auf die Haut auftreffenden Wärmestrahlung usw. richtet. Abweichungen der tatsächlichen Fühlen iperatur von der Behaglichkeitstemperatur peben da-, iv.aß der Abweichungen der tatsächlichen 3ec*: "./jm^en im Raum von den Behaglichkeitsbediiigur.gpn .,■. Durch eine Änderung der zugeführten Wä leistung kann ein anderes Aktivitätsniveau (z 4. entsprechend Holzhacken, Schreibtischarbeit. L. ^ t) vorgegeben werden. Die Anpassung des Wänr.estrahlungs-Absorptions-Koeffizienten der Fühlelementoberfläche an diejenige des Lebewesens bedeutet, daß dieser Koe.fizient demjenigen der Haut eines Menschen oder dem Fell eines Tieres entsprichtThe result of the heating above the ambient temperature lying sensor temperature corresponds to a state of equilibrium between the recorded j and the heat energy emitted. As a result, not only the ambient temperature but also the speed of the air flowing past, the radiation hitting the sensor and the The set activity level takes into account the corresponding heating output. This corresponds roughly to the Condition on the skin of a living being, from the constant warmth corresponding to the internal combustion is released, whereby the heat release depends on the ambient temperature and on the skin incident thermal radiation etc. directs. Deviations of the actual feeling iperature from the The comfort temperature peaks, iv. The deviations the actual 3ec *: "./jm^en in the space of the comfort conditions.gpn., ■. By a change A different level of activity (e.g. 4. Desk work. L. ^ t) can be specified. the Adjustment of the thermal radiation absorption coefficient the surface of the sensing element to that of the living being means that this coefficient is the one corresponds to the skin of a person or the fur of an animal

Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung besteht das Fühlelement aus einem NTC-Widerstand. Ein solcher NTC-Widerstand ist an sich als Temperaturfühler bekannt. Hier wird aber zusätzlich die Eigenschaft ausgenutzt, daß die meisten NTC-Widerstandsmaterialien eine Strahlungsabsorbierende Oberfläche Laben, die im hier interessierenden Gebiet liegt.In one embodiment of the invention, the sensing element consists of an NTC resistor. A Such an NTC resistor is known per se as a temperature sensor. Here, however, is also the property took advantage of the fact that most NTC resistance materials have a radiation-absorbing surface, which is in the area of interest here.

Die Heizeinrichtung kann aus der den NTC-Widerstand speisenden Stromquelle bestehen. Dem NTC-Widerstand kann dann von dem hindurchfließenden Strom die gewünschte Temperatur oberhalb der Raumtemperatur gegeben werden.The heating device can consist of the current source feeding the NTC resistor. The NTC resistor can then of the current flowing through the desired temperature above the Room temperature.

In manchen Fällen empfiehlt es sich allerdings, daß die Heizeinrichtung aus einer vom Stromkreis des NTC-Widerstandes unabhängigen, dem NTC-Widerstand benachbart angeordneten eiektrischen Heizwicklung besteht. Hierdurch ist Messung und Leistungszufijhr voneinander unabhängig.In some cases, however, it is recommended that the heating device consists of one of the circuit of the NTC resistor independent electrical heating coil arranged adjacent to the NTC resistor consists. This means that measurement and power supply are independent of one another.

Der NTC-Widerstand kann in einer an sich bekannten Brücksnschaltung angeordnet sein. Hierbei sollte die Speisespannung der Bruckenschaltung regelbar sein, um auf einfache Weise das Aktivitätsniveau ändern zu können.The NTC resistor can be arranged in a known bridge circuit. The The supply voltage of the bridge circuit can be regulated to to be able to easily change the level of activity.

Bei einem anderer. Ausführungsbeispiel ist dafür gesorgt, daß das Fühlelement aus einem Bimetall oder einem Behälter besteht, der mit einem sich unter de»· Wirkung der Heizeinrichtung ausdehnenden Medium gefüllt ist. Als Dehnstoff eignet sich Dampf, eine Flüssigkeit oder ein fester Stoff.With another. Embodiment ensures that the sensing element made of a bimetal or consists of a container with a Effect of the heating device expanding medium is filled. Steam is a suitable expansion material Liquid or solid material.

Die Erfindung wird nachstehend anhand in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigtThe invention is explained in more detail below with reference to the exemplary embodiments shown in the drawing explained. It shows

Fig. 1 eine Vorrichtung gemäß der Erfindung mit NTC-Widerstand,1 shows a device according to the invention with an NTC resistor,

F i g 2 eine Vorrichtung mit etwas anderem Aufbau undFIG. 2 shows a device with a somewhat different structure and

Fig.3 eine Vorrichtung mit einem mit Dehnstoff gefüllten Fühler.3 shows a device with a sensor filled with expansion material.

In Fig. 1 ist ein NTC-Widerstand 1 mit drei anderen Widerständen 2,3 und 4 zu ein'ir Brücke geschaltet. Die Brückenspannung wird durch eine regelbare Spannungsquelle 5 geliefert. An den Klemmen 6 kann eine Steuerspannung abgenommen werden. Die regelbare Spannungsquelle 5 kann beispielsweise durch einen an einer festen Spannung liegenden Spannungsteiler gebildet sein.In FIG. 1, an NTC resistor 1 is connected to a bridge with three other resistors 2, 3 and 4. the Bridge voltage is supplied by a controllable voltage source 5. At the terminals 6 a Control voltage can be removed. The controllable voltage source 5 can, for example, by an a voltage divider lying at a fixed voltage be formed.

Durch den NTC-Widerstand 1 fließt in Abhängigkeit von der Einstellung der Spannungsquelle 5 ein Strom, der dem NTC-Widerstand eine bestimmte Wärmeleistung zuführt. Außerdem steht der NTC-Widerstand unter dem Einfluß der Konvektionsströmung und der vorhandenen Wärmestrahlung. Infolgedessen stellt sich an seiner Oberfläche ein Temperaturgleichgewicht ein. Die Steuerspannung an den Klemmen 6 ist ein Maß für diese Gleichgewichtsspannung.Depending on the setting of the voltage source 5, a current flows through the NTC resistor 1, which supplies the NTC resistor with a certain amount of heat. In addition, there is the NTC resistor under the influence of convection currents and the existing thermal radiation. As a result it arises a temperature equilibrium on its surface. The control voltage at terminals 6 is a measure for this equilibrium tension.

In Fig.2 wird die Brücke von einer konstanten Spannung 7 betrieben, die auf das Temperatur ν erhalten des NTC-Widerstandes 1 keinen oder geringen Einfluß hat. Statt dessen ist dem Widerstand eine Heizwicklung 8 zugeordnet, über die .nittels einer regelbaren Spannungsquelle 9 dem NTC-Widerstand eine vorbestimmte Wärmeleistung zugeführt werden kann. Auch in diesem Fall stellt sich an der Oberfläche des Widerstandes eine Gleichgewichtstemperatur ein, deren Größe durch die Steuerspannung 6 gemeldet wird.In Fig.2 the bridge is operated by a constant voltage 7, which is maintained on the temperature ν of the NTC resistor 1 has little or no influence. Instead, the resistor is a heating coil 8 assigned, via the .mittels a controllable voltage source 9 to the NTC resistor a predetermined Heat output can be supplied. In this case, too, arises on the surface of the Resistance an equilibrium temperature, the size of which is reported by the control voltage 6.

In Fig.3 ist ein Fühler 10 dargestellt, der mit Flüssigkeit gefüllt ist. Er gibt über ein Kapillarrohr 11 einen seiner Temperatur entsprechenden Meßwert ab. Um den Fühler ist eine Heizwicklung 14 gelegt, der über eine regelbare Spannungsquelle 15 ein bestimmter Strom zugeführt wird, dessen Heizleistung auf den Fühler 10 übertragen wird. Die Oberfläche des Fühlers 10 ist so ausgestaltet, daß sie Strahlung abgeben und auch aufnehmen kann. Demzufolge steht der Meßwert in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur, der auf den Fühler 10 auffallenden Wärmestrahlung dem durch den Strom einer Heizwicklung 14 bestimmten Aktivitätsniveau. Es herrschen Behaglichkeitsbedingungen, wenn die Oberflächentemperatur des Fühlers 10 einen der Behaglichkeitstemperatur des Lebewesens entsprechenden Wert hat.In Figure 3, a sensor 10 is shown with Liquid is filled. It emits a measured value corresponding to its temperature via a capillary tube 11. A heating coil 14 is placed around the sensor, which has a certain via a controllable voltage source 15 Current is supplied, the heating power of which is transferred to the sensor 10. The surface of the feeler 10 is designed so that it can emit and also absorb radiation. As a result, the measured value is available depending on the ambient temperature, the thermal radiation incident on the sensor 10 the current of a heating coil 14 specific activity level. There are comfort conditions, if the surface temperature of the sensor 10 corresponds to the comfort temperature of the living being Has value.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

1717th

439 3

Patent claims:

t. Device for detecting the comfort of the climate in living rooms for living beings, with a sensing element, with a heating device for acting on the sensing element with a constant Heat output and with a device for measuring the temperature of the sensing element, characterized in that the surface of the sensing element (1, 10) has a thermal radiation absorption coefficient which corresponds to that of the living being, and that the heating device (5,8,9,14,15) means for setting the heat output to different, assigned to the respective activity level of the living being Has values which are dimensioned in such a way that the surface temperature of the sensing element (1, 10) if the comfort conditions are present, the comfort temperature of the living being be. to the corresponds to the level of activity concerned.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the sensing element consists of an NTC resistor consists.

3. Apparatus according to claim 2, characterized in that that the heating device from the current source (5) feeding the NTC resistor (1) consists.

4. Apparatus according to claim 2, characterized in that the heating device consists of one of the Circuit of the NTC resistor (1) independent, arranged adjacent to the NTC resistor electrical heating coil (14,15) consists.

5. Device according to one of claims 2 to 4, characterized in that the NTC resistor (1) arranged in a bridge circuit (1,2,3,4) is

6. A device nech ispruch 5, characterized in that the supply voltage (5) of the bridge circuit (1,2,3,4) is adjustable.

7. The device according to claim i, characterized in that "ichnet". that the sensing element is made of a bimetal ouv. consists of a container that is connected to a under the action of the heating device expanding medium is filled