-
Wärmwasser Die Erfindung bezieht sich auf einen Wärmemesser mit Jeweils
an der wärmeabgebenden Fläche angebrachten temperaturabhängigen Widerständen, die
von Strom durchflossen werden, dessen Größe ein Maß rUr die abgegebene Wärmemenge
ist und der in einem Zähler ausgewertet wird, insbesondere sur Bestimmung der von
Zentralheizungs-Radiatoren abgegebenen Wärmemenge.
-
Derartige Wärmemesser sind bereits bekannt (siehe Schweizer Patentschrift
321 927). Um mit diesen Wärmemessern die von einer Fläche abgegebene Wärmemenge
zu bestimmen, muß die Größe des temperaturabhängigen Widerstandes an die Größe der
Fläche angepaßt werden, und zwar muß der Kaltwiderstand des temperaturabhängigen
Widerstandes umso größer sein, Je kleiner die Fläche ist, weil eine kleinere Fläche
bei gleicher Temperatur eine geringere Wärmemenge abgibt als eine größere Fläche
und dementsprechend auch der durch den temperaturabhängigen Widerstand fließende
Strom kleiner sein muß. Wird nun ein der.
-
artiger Wärmemesser beispielsweise zur Bestimmung der von Zentral?i-eizungs-Radiatoren
abgegebenen Wärmemenge benutzt, so mUseen Jeweils die Größen der temperaturabhängigen
Widerstände
an die Größen der Radiatoren angepaßt werden. was bei
der großen Anzahl der verschiedenen Radiatorengrtißen eine Vorratshaltung von sehr
vielen unterschiedlich großen temperaturabhängigen Widerständen erfordert.
-
Mit Hilfe der Erfindung soll nun ein Wärmemesser geschaffen werden,
bei dem unabhängig von der Größe der Wärmeabgebenden Fläche immer gleich große temperaturabhängige
Widerstände benutzt werden können. Dies geschieht bei einem Wärmemesser der eingangserwähnten
Art erfindung gemäß entweder dadurch, daß die temperaturabhängigen Widerstände Jeweils
an einer der Größe der wärmeabgebenden Fläche zugeordneten Spannung liegen, oder
daß die temperaturabhängigen Widerstände jeweils in Reihe mit einer zweizweigigen
Parallelschaltung aus Ohmschen Widerständen liegen, wobei das Verhältnis der Widerstände
der Zweige zueinander der Größe der wärmeabgebenden Fläche entspricht und in einer
der Zweige der Auswerteteil des Zählers liegt.
-
Der erfindungsgemäße Wärmemesser benötigt sowohl bei der ersten als
auch bei der zweiten Lösung nur eine einzige Größe von temperaturabhä.ngigen Widerständen.
Im ersten Fall erfolgt die Anpassung des durch die temperaturabhängegen Widerstände
fließenden Stromes an die Größe der wärmeabgebenden Fläche und damit die Herstellung
eines
definierten Zusammenhanges zwischen Oberflächentemperatur
der wärmeabgehenden Fläche. und der von ihr abgegebene nen Wärmemenge durch Anlegen.
einer an die Größe. der Fläche angepaßten Spannung. Im zweiten Fall wird das Teilerverhältnis
der beiden zueinander parallel liegenden Zweige aus Ohmschen Widerständen entsprechend
gewählt, so daß der Widerstand eines der Zweige ein Maß für die Größe der wärmeabgebenden
Fläche ist und damit der durch diesen Zweig fließende Anteil. des gesamten durch
den temperaturabhängigen Widerstand fließenden Stromes.der Größe der wärmeabgebenden
Fläche entspricht.
-
Die Einstellung der im ersten Fall erforderlichen, der Größe der wärmeabgebenden
Fläche zugeordneten Spannung erfolgt vorzugsweise dadurch, daß diese von einem an
den Klemmen einer Spannungsquelle liegenden Spannungsteiler abgenommen wird, der
eine sehr einfache Einstellung der Spannung auf den gewunsohten Wert ermöglicht.
Im zeiten Fall erfolgt zur Anpassung an die entsprechende Größe der wärmeabgebenden
Fläche eine Einstellung des Widerstandsverhältnisses der beiden Zweige der Parallelschaltung
zueinander. Auch dies kann sehr einfach durch Verwendung entsprechender Ohmscher
Widerstände, die in beliebiger Größe zur Verfugung stehen. erreicht werden0
Dureh
die Erfindung ist man also nicht mehr auf das Anbringen ton verschieden großen temperaturabhängigen
WiderstiLnden angewiesen und kann auch Ungenauigkeiten vermeiden die sonst auftraten,
weil die Größen der handelsüblichen temperaturabhängigen Widerstände sich stutenartig
ändern und nicht immer exakt zu den Größen der wärmeabgebenden Flächen passen.
-
Im allgemeinen erfolgt Jedoch die Widerstandsänderung eines temperaturabhängigen
Widerstandes Uber einen großen Temperaturbereich nicht genau propertional zur abgegebenen
Wärmemenge. Dies läßt sich bei einem Wärmemesser gemäß der Erfindung dadurch weitestgehend
ausgleichen. daß der Jeweilige. Strom durch einen temperaturabhängigen Widerstand
derart an den Innenwiderstand der Spannungsquele angepaßt ist, daß die von ihr gelieferte
Spannung mit größerer Wgrmeabgabe immer stärker absinkt. Bei größerer Wärmeabgabe,
d.h. bei größerer Oberflächentemperatur der wärmeabgebenden Fläche wird der Widerstand
des temperaturabhängigen Widerstandes immer geringer, wodurch die Spannung an der
Spannungsquelle und infolgedessen auch der Strom durch den temperaturabhängigen
Widerstand absinkt. Dadurch erfolgt eine sehr gute Anpassung der Größe des Stroms
durch den temperaturabhMngigen Widerstand an die Größe der abgegebenen Wärmemenge.
-
Damit bei einem Wärmemesser gemäß der Erfindung nur dann eine Auswertung
erfolgt, wenn die Temperatur der wärmeabgebenden Fläche einen bestimmten Wert überschreitet,
können im ersten Fall, bei des eine der Ordße der wärmeabgebenden Fläche zugeordnete
Spannung vorgesehen ist, die beiden Widerstände des Spannungsteilers über einen
Arbeitskontakt miteinander verbunden sein, der von einem in Reihe mit dem temperaturabhängigen
Widerstand liegenden Bimetallschalter betätigbar ist Im zweiten Wall, in dem eine
zwei-zweigige Parallelschaltung aus Ohmschen Widerständen vorgesehen ist, kann der
Bimetallschalter zwischen Spannungsquelle und temperaturabhängigem Widerstand liegen.
-
Bei beiden Lösungen wird dem Zähler nur dann Strom zur Auswertung
zugeführt, wenn von der Fläche auqh wirklich Wärme abgestrahlt wird und nicht auch
dann, wenn sich die Fläche beispielsweise auf Umgebungstemperatur befindet.
-
Es ist also keine zusätzliche Kompensationsschaltung für den Zähler
erforderlich, die einen derartigen "Null-Strom" wieder kompensiert.
-
Der erfindungsgemäße Wärmewasser eignet sich besonders auf Messung
der von den Zentralheizungs-Radiatoren einer Wohneinheit abgegebenen Wärmemenge.
In diesem Fall kann ein einziger Zähler und eine gemeinsame Spannungsquelle vorgesehen
sein, und die durch die temperaturabhängigen Widerständen der Wohneinheit fließenden
Ströme werden im Zähler
ausgewertet. Dieser Zähler besteht beispielsweise
aus einem Wechselstromzähler.
-
Eine sehr einfache Schaltung dieses Wärmemessers erhält man, wenn
die gemeinsame Spannungsquelle aus einer Sekundärwicklung eines Übertragers besteht,
die in Reihe mit der Stromspule des Elektrizitätszählers liegt Vorzugsweise ist
die Sekundärwieklung induktiv mit der Spannungsspule des Elektrizitätszählers gekoppelt.
-
Die Erfindung wird im folgenden anhand der Ausführungsbeispiele zeigenden
Figuren näher erläutert.
-
Fig. 1 - zeigt die Schaltung eines Wärmewassers, bei dem die temperaturabhängigen
Widerstände Jeweils an einer der Größe der wärmeabgebenden Fläche zugeordneten Spannung
liegen; Fig. 2 - zeigt die Schaltung eines Wärmemessers mit einer zwei -zweigigen
Parallelschaltung aus Ohmschen Widerständen.
-
In Figur 1 sind zwei temperaturabhängige Widerstände 4 fUr zwei verschiedene
Meßstellen, beispielsweise Zentralheizungs-Radiatoren, gezeigt. Diese te-mperaturabhängigen
Widerstände liegen mit einem Anschluß an der Stromspule 2 eines Ublichen Wechselstromzählers.
Es sei bemerkt, daß die Stromspule Jedoch zur Vergrößeriing der Empfindlichkeit
abgeändert wurde. In Reihe mit dieser Stromapule 2 liegt die Sekundärwicklung 3,
die induktiv mit der Spannungsspule des Elektrizitätszahlers gekoppelt ist. Parallel
zur Sekundärwicklung 3 liegen die Spannungsteiler 10, die zur Anpassung an die unterschiedlichen
Größen der Radiatoren unterschiedliche Größen haben. Die beiden Widerstände dieser
Spannungsteiler sind Jeweils Uber Arbeitskontakte miteinander verbunden, die von
einem Bimetallschalter 5 betätigt werden können. Dieser Bimetallschalter ist Jeweils
mit dem temperaturabhängigen Widerstand 4 verbunden.
-
Befinden sich die Radiatoren beispielsweise auf Zimmertemperatur und
geben also keine Wärme ab, so befinden sich die Dimetallschalter
5
in der gezeichneten Lage. Dei Erwärmung der Radiatoren schließen die Bimetallschalter
den Arbeitskontakt zwischen den .
-
beiden Widerständen des Spannungsteilers 10 und legen den zugehörigen
temperaturabhängigen Widerstand 4 an den Verbindungspunkt dieser beiden Widerstände.
Dadurch liegt an dem temperaturabhängigen Widerstand 10 eine durch das Spannungsteilerverhältnis
festgelegte und der Größe des Radiators zugeordnete Spannung. Der infolge dieser
Spannung durch die temperaturabhängigen Widerstände 4 fließende Strom fließt auch
durch die Stromspule des Wechselstromzählers und dieser zeigt einen der Größe und
der Dauer des Stromes proportionalen Wert an.
-
In der dargestellten Schaltungsanordnung sind zusätzliche Uberwachungseinrichtungen
vorgesehen. Bei Betätigung des Schalters 6 während des Betriebes wird die Kontrollampe
7 an die Sekundärwicklung 3 gelegt und leuchtet aur, wenn die Ader der Verbindungsleitungen
nicht unterbrochen sind. Auf diese Weise kann sehr einrach eine Störung im erfindungsgemäßen
Wärmemesser festgestellt werden» die beispielsweise durch Kabelbruch oder durch
absichtliche Unterbrechung zur Verhinderung der Zählung oder ähnliches entstehen
kann.
-
Um auch eine Messung zu ermöglichen, wenn die Bimetallschalter 5 geöffnet
sind, d.h. wenn von den Radiatoren keine Wärme abgegeben
wird,
ist ein Transistor 8 vorgesehen, dessen Emitter-Kollektor-Strecke den Spannungsteilern
parallel geschaltet ist. In der Emitter-Zuleitung liegt außerdem die Diode 15. Die
Basis des Transistors ist mit zwei Anschlüssen des Schalters 6 verbunden und liegt
in der dargestellten Stellung des Schalters an positivem Potential, so daß der Transistor
gesperrt ist. Wird während des Ruhezustandes des Wärmemessers der Schalter 6 umgeigst,
so gelangt negatives Potential an die Basis und der Transistor 8' kommt in den leitenden
Zustand. Dadurch fließt Strom durch' die Kontrollampe t und diese leuchtet auf.
Das Aufleuchten der Kontrollampe zeigt an, daß keine Unterbrechung in den Leitungen
des Wärmemessers vorhanden ist.
-
Bei der in Fig. 2 dargestellten Schaltungsanordnung sind die den Schalteelementen
in Fig. 1 entsprechenden Elemente mit gleichen Bezugszeichen,jedoch gestrichen,versehen
.
-
Diese Schaltungsanordnung zeigt einen Wärmemessers, bei dem die für
verschiedene Meßstellen vorgesehenen temperaturabhängigen Widerstände 4' in Reihe
mit einer zwei-zweigigen Parallelsch'altung aus Ohmschen Widerständen liegen. Der
eine Zweig der Parallelschaltung besteht aus dem Widerstand R2 bzw. R12 und der
andere aus dem Widerstand R1 bzw. R11.
-
Im zweitgenannten Zweig liegt außerdem in Reihe mit den jeweiligen
Widerständen die Stromspule 2 eines üblichen Wechselstromzählers. Als Spannungsquelle
dient in dieser Schaltungsanordnung ebenfalls die Sekundärwicklung 3', die induktiv
mit der Spannungsspule des Elektrizitätszählers gekoppelt ist. Zwischen der Sekundärwicklung
3' und den temperaturabhängigen Widerständen 4' liegen Jeweils Bimetallschalter
5'.
-
In diesem Ausführungsbeispiel sind die temperaturabhängigen Widerstände
verschiedener Meßstellen an eine gemeinsame Spannungsquelle, die Sekundärwicklung
3', angeschlossen, und die Auswertung des durch alle temperaturabhängigen Widerstände
fließenden Stromes erfolgt Uber die Stromspule 2 in einem einzigen Zähler. In diesem
Fall fließt bei gleicher Temperatur an allen Meßstellen durch alle temperaturabhängigen
Widerstände ein gleich großer Strom, da der Gesamtwiderstand der einzelnen zwei-zweigigen
Parallelschaltungen gleich groß ist. Der Zusammenhang zwischen Größe der wärmeabgebenden
Fläche und aussuwertendem Strom wird durch das Jeweilige Verhältnis der Widerstände
der Zweige zueinander hergestellt. Betrachtet man beispielsweise die Parallschaltung
aus dem Zweig R2 und dem Zweig R1 und der Stromspule 2', so hängt die Größe des
durch die Stromspule 2' des Zählers fließenden Stromes bei gegebenem
Gesamtwiderstand
vom Verhältnis der Widerstände der Zweige zueinander ab. Es wird also bei großer
abgebender Fläche der. Widerstand R1 entsprechend kleiner als der Widerstand R2
gewählt, so daß durch den Widerstand R1 und damit durch die Stromspule 2' ein großer.
Strom fließt und im Zähler der Verbrauch einer großen Wärmemenge angezeigt wird.
Entsprechend wird bei kleinerer wärmeabgebender Fläche der Widerstand R1 entsprechend
größer gewählt und damit der Strom durch die Stromspule 2' verkleinert.
-
Die Bimetallschalter 5' verhindern, wie bei der Schaltungsanordnung
gemäß Fig. 1, eine Zähleranzeige unterhalb einer gewissen Temperatur, beispielsweise
Zimmertemperatur, Bei Erwärmung der wärmeabgebenden Flächen, beispielsweise Zentralheizung-Radiatoren,schließen
die Bimetallschalter und der Wechselstromzähler zeigt einen der Größe und der Dauer
des Stromes und damit der abgebenen Wärmemenge proportionalen Wert an.
-
Die Sohaltungsanordnung gemäß Fig2.2 ist besonders geeignet, wenn
eine größere Anzahl von Meßstellen mit einer Spannungsquelle betrieben werden und
auf einen Zähler arbeiten, da auch dann nur ein sehr geringer Fehler auftritt.
-
Die In Fig. 1 dargestellten Überwachungseinrichtungen können auch
bei der Schaltungsanordnung gemäß Fig.2 verwendet werden.