DE1913874A1

DE1913874A1 - Procedure for measuring thermal power or work

Info

Publication number: DE1913874A1
Application number: DE19691913874
Authority: DE
Inventors: Frohne Dr-Ing Heinrich
Original assignee: FROHNE DR ING HEINRICH
Current assignee: FROHNE DR ING HEINRICH
Priority date: 1969-03-19
Filing date: 1969-03-19
Publication date: 1970-10-08

Description

Verfahren zur Messung der thermischen Leistung bzw. Arbeit Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Messung der thermischen Leistung über das Produkt Durchflußmenge mal Differenz zwischen Zulauf- und Ablauftemperatur bzw. zur Messung der thermischen Arbeit Ueber das zeitliche Integral dieses Produktes, welches besonders geeignet ist zur Messung der thermisbhen Arbeit bei Kleinverbrauchern. Zu solchen Kleinverbrauchern zählen z.B. einzelne oder auch mehrere in Gruppen zusammengeschaltete Warmwasserhetzkdrper zur Raumheizung, Warmwasserzapfstellen usw.. Method of measuring thermal power or work The invention relates to a method for measuring the thermal power via the product flow rate times the difference between inlet and outlet temperature or to measure the thermal Work on the time integral of this product, which is particularly suitable is for measuring the thermal work of small consumers. To such small consumers count e.g. individual or several hot water heaters connected in groups for space heating, hot water taps, etc.

Es sind eine Reihe von Verfahren zur Messung der thermischen Leistung bzw. Energie bekannt (siehe Literaturangabe am Schluß der Beschreibung), jedoch ist der Aufwand bei diesen bekannten Verfahren so groß, daß sich ihr Einsatz nur bei Großverbrauchern lohnt.There are a number of methods used to measure thermal performance or energy known (see reference at the end of the description), however the effort involved in these known methods is so great that they can only be used it is worthwhile for bulk consumers.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu entwickeln, welches sich durch einen so geringen Aufwand auszeichnet, daß es auch bei Xleinverbrauchern, wie z.B.The present invention is based on the object of a method to develop, which is characterized by so little effort that it also for small consumers, such as

dem Wärmevorbrauch einzelner Wohnungen, eingesetzt werden kann.the heat consumption of individual apartments, can be used.

Diese Aufgabe wird häufig noch dadurch erschwert, daß die Einzelverbraucher, wie z.B. die einzelnen Heizkörper, in den verschiedenen Räumen mit Rücksicht auf die Installationskosten nicht über eine gemeinsame Meßstelle geftihrt werden können, sondern einzeln gemessen und summiert werden müssen.This task is often made even more difficult by the fact that the individual consumers, such as the individual radiators in the different rooms with regard to the installation costs cannot be managed via a common measuring point, but have to be measured and totaled individually.

Dies Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das die thermische Leistung bestimmende Produkt aus Durchflußienge mal Differenz zwischen Zulauf- und Ablaufteaperatur aus der der Durchflußmenge proportionalen Spannung - oder Strom - und der der Temperaturdifferenz proportionalen Stromdifferenz - oder Spannungsdifferenz - direkt geber Ublichs elektromagnetische Meßgeräte, z.B. mit elektrodynamischen' Induktions- (Dreh- oder Wanderfeldsysteme) Antriebesystemen usw., angezeigt, registriert oder auch ueber die Zeit integriert wird, wobei die Stromdifferenz über zwei gegeneinander geschaltete Erregerwicklungen gebildet wird. Ein besonderer Vorteil dieses Verfahrens liegt darin, daß die Summe der-Wärmeleistung bzw. der Wärmeenergie beliebig vieler Einzelverbraucher unterschiedlicher Energieentnahme mit Hilfe eines einzigen Antriebs systems angezeigt oder integriert werden kann, indem zum Beispiel entsprechend der Prinzipskizze 2 die Durchflußmenge pro Zeit bei allen Einzelner brauchern konstant ist - was mit Hilfe einer Pumpe mit konstanter F3rdermenge pro Zeit erreicht wird, die aber zur Regelung der zugeftihrten Wärmeenergie, von einem Temperaturregler gesteuertt, eine geschaltet werden kann -, so daß eine Spule des Antriebssystems dauernd an eine konstante Spannung angeschlossen werden kann, wRkU rend die zweite Spulengruppe gegensinnig von der Summe der jeweile auftretenden Ströme Iw und 1k (Skizze 2) durchflossen wird, wobei die Einzelströme Iw und 1k des einzelnen Wärmeverbrauchers aber nur während der Zeit fließen, in der die konstante Durchflußmenge auftritt - was dadurch erreicht wird, daß die Stromkreise über die temperaturabhängigen Leitwerte Gw und Gk (Skizze 2) zusammen mit der Konstantmengenpumpe eingeschaltet werden Eine weitere Variante des Verfahrens besteht darin, daß das Produkt in einem elektrischen Generator gebildet wird, dessen DrchzahS der Durchflußmenge und dessen Erregung der Stromdifferenz, also dor Temperaturdifferenz, proportional ist, so daß die Ausgangsspennung des Generators linear von dem Produkt Durchflußmenge mal Temperaturdifferenz abhängig ist.This object is achieved in that the thermal power Determining product of the flow rate times the difference between the inlet and outlet temperatures from the voltage - or current - proportional to the flow rate and that of the temperature difference proportional current difference - or voltage difference - direct encoder Usual electromagnetic measuring devices, e.g. with electrodynamic induction (rotary or Traveling field systems) drive systems etc., displayed, registered or also via the time is integrated, whereby the current difference is switched over two against each other Excitation windings is formed. A particular advantage of this procedure is in that the sum of the heat output or the heat energy of any number of individual consumers different energy consumption displayed with the help of a single drive system or can be integrated, for example according to the schematic diagram 2 the flow rate per time for all individual users is constant - what with With the help of a pump with a constant flow rate per time is achieved, but the Regulation of the supplied thermal energy, controlled by a temperature controller, a can be switched - so that a coil of the drive system is continuously connected to a constant voltage can be connected, wRkU rend the second coil group flowed through in opposite directions by the sum of the respective currents Iw and 1k (sketch 2) is, the individual currents Iw and 1k of the individual heat consumer but only flow during the time in which the constant flow rate occurs - what thereby it is achieved that the circuits via the temperature-dependent conductance values Gw and Gk (sketch 2) can be switched on together with the constant volume pump A variant of the method is that the product is in an electrical generator is formed, the speed of which is the flow rate and the excitation of which is the current difference, so the temperature difference is proportional, so that the output voltage of the The generator is linearly dependent on the product flow rate times the temperature difference is.

In der Skizze 1 ist ein Ausführungsbeispiel des Verfahrens für ei ne Meßstelle dargestellt. In dem Durchflußmengenmesser (1> wird eine der Durchflußmenge V proportionale Spannung erzeugt, die der Spannungespule (2) des elektromagnetischen Antriebssysteme (3) eines Meßwerkes zugeführt wird. Im Zu- (4) und Ablauf (5) des Heizwassers liegt je ein temperaturabhängiger Widerstand (6) (7), deren Leitwerte Gw und Gk beide in gleicher Weise linear von der Temperatur abhängig sind. In the sketch 1 an embodiment of the method for egg ne measuring point is shown. In the flow meter (1> a voltage proportional to the flow rate V is generated, which is fed to the voltage coil (2) of the electromagnetic drive system (3) of a measuring mechanism. In the inlet (4) and outlet (5) of the heating water there is a temperature-dependent resistor (6) (7), the conductance values of which Gw and Gk both depend linearly on the temperature in the same way.

Ober diese beiden Widerstände werden aus einer Konstant spannungsquelle die zwei gegensinnig gewickelten Stronspulen (8) gespeist.These two resistors are used to generate a constant voltage source the two oppositely wound Stron coils (8) are fed.

Das von dem Induktions- oder auchelectrodynamischen Meßwerk erzeugte Antriebsmoment beträgt damit oder nach Einsetzen von G Uber I = U . G Han erkennt, daß dieses Antriebsmoment also proportional ist der zu messenden Wärmeleistung Mit den üblichen Meßgeräten kann nun eine diesem Antriebsmoment und damit der Warmeleistung proportionale Anzeige erreicht werden1 oder bei Zählern wird über die dem Antriebsmoment proportionale 6eschwindigkeit- der Uber die Zeit integrierte Wert, also die Wärmeenergie angezeigt.The drive torque generated by the induction or electrodynamic measuring mechanism is thus or after inserting G Uber I = U. G Han recognizes that this drive torque is proportional to the heat output to be measured With the usual measuring devices, a display proportional to this drive torque and thus the heat output can be achieved1 or, in the case of meters, the value integrated over time, i.e. the heat energy, is displayed via the speed proportional to the drive torque.

In Skizze 2 ist ein Ausführungsbeispiel zur summarischen Messung mehrerer Einzelverbraucher mit Hilfe eines einzigen Meßsystems dargestellt. Alle Einzelverbraucher (1) werden über eine Konstantmengenpumpe (9) gespeist. Diese Konstantinengenpunpe wird durch einen Metor angetrieben, der s.B. in Abhängigkeit von der Raumtemperatur über einen Therrmostat (4) ein- und ausgeschaltet wird. Solange der Antriebsmotor eingesehaltet istsind auch die temperaturabhängigen Widerstände (6) und (7) mit einem Pol einer KonstantspannungqueI le verbunden. Von allen Einzelverbrauchern sind nun die im Zulauf liegenden und die im Ablauf liegenden Widerstände jeweils zusammen an zwei gegensinnig gewickelte Stromspulen (8) eines elektrodynamischen oder Induktions-Meßwerkes (3) angeschlossen, die wiederum mit dem zweiten Pol der Konstantspannungsquelle verbunden sind. Die Spannungsspule (2) des Antriebssystems ist dauernd an die Konstantspannungsquelle angeschlossen. Das von dem Antriebs system erzeugte Drehmoment beträgt damit Haben alle Widerstände den gleichen Leitwert G und den gleichen Temperaturbeiwert oG, so gilt Betrachtet man die Summe der Wärmeleistung aller Einzelverbraucher, so lt sich bei dieser die spezifische Wärme c und auch die Durchflußmenge pro Zeit V - die ja bei allen Einzelverbrauchern die gleiche ist - ausklammern, womit sich die Wärmeleistung zu ergibt. Man erkennt also, daß das Antriebsmoment proportional der Gesamtwärmeleistung aller Einzelverbraucher ist und somit, wie im Beispiel 1 erwähnt, mit entsprechenden Meßgeräten angezeigt oder über die Zeit integriert werden kann, womit man die Wärmeenergie aller Einzelverbraucher erfaßt. In einer solchen summarischen Massung lassen sich auch Einzelverbraucher erfassen, die von je einer Xonstantmengenpumpe gespeist werden, bei denen sich die Durchflußmengen pro Zeit um konstante Faktoren von denen der übrigen Verbraucher unterscheiden. Es müssen sich dann bei diesen Verbau chern lediglich die Spannungen, von denen die temperaturabhängigen Widerstände im Zu- und Ablauf gespeist werden, um die gleichen Faktoren von der Speisespannung der Wärmewiderstände in den übrigen Verbrauchern unterscheiden.In sketch 2 an embodiment for the summary measurement of several individual consumers with the help of a single measuring system is shown. All individual consumers (1) are fed via a constant volume pump (9). This Konstantinengenpunpe is driven by a meter, which is switched on and off via a thermostat (4) depending on the room temperature. As long as the drive motor is stopped, the temperature-dependent resistors (6) and (7) are also connected to one pole of a constant voltage source. Of all individual consumers, the resistors in the inflow and in the outflow are each connected to two oppositely wound current coils (8) of an electrodynamic or induction measuring mechanism (3), which in turn are connected to the second pole of the constant voltage source. The voltage coil (2) of the drive system is permanently connected to the constant voltage source. The torque generated by the drive system is thus If all resistances have the same conductance G and the same temperature coefficient oG, then the following applies If one considers the sum of the heat output of all individual consumers, so in this case the specific heat c and also the flow rate per time V - which is the same for all individual consumers - can be excluded, with which the heat output increases results. It can therefore be seen that the drive torque is proportional to the total heat output of all individual consumers and thus, as mentioned in example 1, can be displayed with appropriate measuring devices or integrated over time, with which the thermal energy of all individual consumers is recorded. In such a summary, it is also possible to record individual consumers who are each fed by a constant quantity pump, in which the flow rates per time differ by constant factors from those of the other consumers. In this case, only the voltages from which the temperature-dependent resistors are fed in the inflow and outflow need to differ by the same factors from the feed voltage of the thermal resistors in the other consumers.

Soll z.B. der Gesamtwarmeverbrauch eines Haushalts gemessen werden, so würde man alle Warmwasserheizkörper nach dem im Beispiel 2 beschriebenen Verfahren über ein Spannung-Strom-Antriebssystem eines üblichen Zählers erfassen. Den Wärmeverbrauch evtl. vorhandener Warmwasserzapfstellen würde man über ein zweites Spannung-Strom-Antriebs system, welches auf dieselbe Antriebsachse des Zählers wirkt, erfassen, so daß dieser Zähler die Summe des Wärmeverbrauches von Heizung und Brauchwasser direkt anzeigt. Das Antriebssystem zur Erfassung der Wärmeenergie des warmen Brauchwassers ist entsprechend Beispiel 1 geschaltet, wobei aber der temperaturabhängige Widerstand (7) im Kaltwasserzulauf des Wärmetauschers liegt.If, for example, the total heat consumption of a household is to be measured, so you would all hot water radiators according to the method described in Example 2 record via a voltage-current drive system of a conventional meter. The heat consumption Any existing hot water taps would be connected to a second voltage-current drive system that acts on the same drive axis of the counter, so that this Meter shows the total of the heat consumption of heating and domestic water directly. The drive system for recording the thermal energy of the hot domestic water is accordingly Example 1 switched, but with the temperature-dependent resistor (7) in the cold water inlet of the heat exchanger.

Die in dem geschilderten Beispiel der Einfachheit wegen als temperaturabhängige Leitwerte beschriebenen Meßelemente zur Erfassung der Wassertemperatur können praktisch natürlich recht vielfältig ausgeführt werden, z.B. als Halbleiterelemente, über Bimetall gesteuerte Potentiometer u.s.w..The ones in the example shown are temperature-dependent for the sake of simplicity Measuring elements described for measuring the water temperature can be practical can of course be designed in a variety of ways, e.g. as semiconductor elements, over Bimetal controlled potentiometers etc.

Die Vorteile der Erfindung liegen darin, daß das Meßverfahren nur einen geringen Aufwand erfordcrt, vor allem dann, wenn der WArmeverbrauch mehrerer Einzelverbraucher summarisch genessen werden soll. Dabei laßt sich die Messung der Einzelverbraucher in idealer Weise mit einer temperaturabhängigen Regelung der W!rmeenergiezufuhr zu dem Einzelverbraucher kombinieren.The advantages of the invention are that the measuring method only Requires little effort, especially when the heat consumption of several Individual consumers should be eaten in summary. The measurement of the Individual consumers in an ideal way with a temperature-dependent control of the heat energy supply combine to the single consumer.

Literatur H.F. Grave: Elektrische Messung nichtelektriucher Größeni Akademische Verlagsgesellschaft, Frankfurt a.Main 1965Literature H.F. Grave: Electrical measurement of non-electrical quantities Academic Publishing Company, Frankfurt a.Main 1965

Claims

Claims 1.) Method for measuring thermal power Via the product, the flow rate times the difference between the inlet and outlet temperature or to measure the thermal work over the time integral of this product, particularly suitable for measuring the thermal work of small consumers, thereby characterized in that this product of the voltage proportional to the flow rate - or current - and the current difference proportional to the temperature difference - or Voltage difference - directly via known electromagnetic measuring devices, e.g. with electrodynamic, induction (rotating or traveling field systems) drive systems etc., is displayed, registered or also integrated over time, whereby the Current difference is formed via two exciter windings connected against one another.

2.) Arrangement according to 1, characterized in that the flow rate is kept constant, so that the electrical flow proportional to the flow rate Measured variable can be taken from a constant voltage source.

3.) Arrangement according to 1 and 2, characterized in that the sum of the Heat output or the thermal energy of any number of individual consumers of different types Energy extraction displayed or integrated with the help of a single drive system for example, according to the schematic diagram 2, the flow rate per time at all individual consumers is constant -what with the help of a pump with constant Delivery rate per time is reached, but which is used to regulate the heat energy supplied can be switched on at intervals controlled by a temperature controller -, so that a coil of the drive system is permanently connected to a constant voltage can be, while the second coil group is opposite to the sum of each occurring currents Iw and 1k (sketch 2) flows through, whereby the individual currents Iw and 1k of the individual heat consumer only flow during the time in which the constant flow rate occurs - which is achieved, for example, by the Circuits switched on via Gw aufld Gk in sketch 2 together with the constant volume pump been -.

.) Arrangement according to 1 to 3, characterized in that several measuring points Act on one axis via separate drive systems, so that a torque is generated which is proportional to the sum of all individual services.

5.) Arrangement according to 3 and 9, characterized in that each The constant flow rate per time by a constant factor differs from that of the others, which is taken into account by the fact that the Supply voltage of the temperature-dependent in the inlet and outlet of these consumers Elements, e.g. resistors, by the same constant factor from the supply voltage of the corresponding elements in the other consumers.

6.) Arrangement according to 1, characterized in that the product in one electrical generator is formed, the speed of which the flow rate and which Excitation of the current difference, i.e. the temperature difference, is proportional, so that the output voltage des.Generators linear from the product flow rate times Temperature difference is dependent.