DE2364573A1 - Waermezaehler fuer heizgeraete - Google Patents

Description

Junkers 711

20.Dezember 1973

PLI 1-Gü/Vo

JUNKERS & CO. GMBH, in Wernau/Neckar

Wärmezähler für Heizgeräte

Die Erfindung bezieht sich auf einen Wärmezähler zum Messen der von Heizgeräten abgegebenen Wärmemenge.

Derartige Geräte werden beispielsweise bei Zentralheizungsanlagen von Wohnhäusern verwendet, wobei jedem Heizkörper ein Wärmezähler zugeordnet ist, durch welche der Wärmeverbrauch in den einzelnen Wohnungen für eine gerechte Aufteilung der Heizkosten auf die Benutzer gemessen werden kann.

Es ist ein sogenannter Verdunstungsmesser als Wärmezähler bekannt, bei dem eine in einem Röhrchen enthaltene Flüssigkeit entsprechend der Heizkörpertemperatur verdunstet. Derartige Messgeräte werden an den Heizkörpern in wärmeleitendem Eontakt angebracht und es. muß, beispielsweise in einer Wohnung mit mehreren Heizkörpern, zur Erfassung der insgesamt verbrauchten Wärmemenge jedem Heizkörper ein getrenntes Messgerät

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zugeordnet werden. Die Verdunstungsmesser liefern ziemlich ungenaue Messungen und sie sind außerdem von außen her im Sinne einer Verminderung des "Verdunstungsprozesses leicht beeinflußbar.

Es ist ferner ein zwar genauerer, jedoch sehr kostspieliger Wärmezähler "bekannt, der die durch den Heizkörper fließende Heizwassermenge und die Temperaturdifferenz zwischen dem Vorlauf und dem Rücklauf erfaßt und gekoppelt über die Zeit integriert. Dieses Gerät arbeitet nach dem. Prinzip, daß die in einem Zeitabschnitt vom Heizkörper abgegebene Wärmemenge proportional zum Produkt aus der genannten Temperaturdifferenz und der in dem Zeitabschnitt durchgeflossenen Wassermenge ist.

Der Erfindung liegt die Aufgäbe zugrunde, einen wirtschaftlichen und möglichst genau arbeitenden Wärmezähler der eingangs genannten Art zu entwickeln, mit welchem außerdem die von mehreren Heizgeräten bzw. Heizkörpern abgegebene Wärmemenge gemessen werden kann.

Die Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein thermo— stromgespeister Quecksilberfaden - Coulometer vorgesehen ist, der über eine Zeit die Temperaturdifferenz integriert, die zwischen den beiden Lötstellen eines den Thermostrom liefernden Thermoelementes herrscht, wobei die eine Lötstelle in wärmeleitendem Kontakt mit dem Heizgerät und die zweite Lötstelle im Einflußbereich der das Heizgerät umgebenden Temperatur steht.

Der in der Zeiteinheit von einem Medium an ein zweites Medium übertragene Wärmestrom ist bei gegebener Geometrie und stofflichen Beschaffenheit der Kontaktstellen der beiden Medien proportional der Temperaturdifferenz zwischen den beiden Stoffen. Beim integrieren dieser Temperaturdifferenz über eine Zeit-

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spanne erhält man also einen Wert, der der in dem Zeitabschnitt übertragenen Wärmemenge proportional ist und somit ein Maß, zumindest ein relatives Maß für die übertragene Wärmemenge ist. Unter Ausnutzung dieses Prinzipes ist mit dem erfindungsgemäßen Wärmezähler ein einfaches und billiges Gerät geschaffen, mit welchem die von einem Heizgerät an das ihm umgebende Medium abgegebene Wärmemenge mit.ausreichender Genauigkeit gemessen werden kann.

Die Temperaturdifferenz zwischen dem Heizgerät und der Umgebung erzeugt am Thermoelement eine Thermospannung, die einen proportionalen Stromfluß zwischen den durch einen Elektrolytspalt getrennten Quecksilber-Elektroden des Coulometers hervorruft. Das Coulometer zeigt also durch die von der Elektrolyse verursachten Verschiebung des mit Elektrolyt gefüllten Spaltes zwischen den beiden Elektroden, den geflossenen Thermostrom und somit die zu messende Wärmemenge an, die sich dann an einer angebrachten Skala ablesen läßt.

Der Wärmezähler ist ebenfalls geeignet, die von mehreren Heizgeräten abgegebene Wärmemenge gemeinsam zu messen. Hierzu kann das Coulometer erfindungsgemäß an eine Thermokette angeschlossen sein, deren Thermopaare je an einem der Heizgeräte angeordnet sind.

Der über verschiedene Stoffe bzw. Medien übertragene Wärmestrom hängt nun jedoch außer von der Temperaturdifferenz zweier benachbarten Medien von v/eiteren Faktoren ab, nämlich der Wärmeübergangszahl und der Geometrie der Eontaktfläche zwischen den beiden Medien. Eine Anpassung des Wärmezählers an diese Faktoren ist erfindungsgemäß durch die Zuschaltung eines entsprechend bemessenen/vorzugsweise einstellbaren Widerstandes in den Thermostromkreis erreicht. Der Widerstand kann mit dem Thermoelement in Reihen- oder Parallelschaltung verbunden sein.

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Dadurch kann bei den allgemein üblichen relativen Wärmemessungen, wie sie z.B. zur Ermittlung der Heizkosten für die einzelnen Benutzer einer Zentralheizungsanlage benötigt werden, der Wärmezähler an die verschieden großen Heizkörper individuell angepaßt und somit ein der tatsächlich abgegebenen Wärmemenge entsprechender Wert gemessen werden.

Außerdem ist es möglich, durch·entsprechende Bemessung des Widerstandes den Wärmezähler für ein Heizgerät derart zu eichen, daß der Zähler zum direkten Messen der von diesem Heizgerät abgegebenen Wärmemenge dient.

Der Messbereich, bzw. die maximal aufnehmbare Strommenge ist bei einem Quecksilberfaden - Coulometer durch die Länge des Anodenfadens, bzw. der Quecksilbermenge an der Anode gegeben. In der Anwendung eines Coulometers als Wärmezähler sind daher die beiden Parameter für die Strommenge in Betracht zu ziehen, nämlich der Stromfluß und die Zeit. Auch hier lädt sich durch entsprechende Bemessung des Widerstandes im Thermostromkreis das Gerät auf den erforderlichen Bedarf abstimmen. Beispielsweise bei Zentralheizungsanlagen·, bei welchen durch den Wärmezähler der Wärmeverbrauch eines Jahres erfaßt werden soll, kann der Stromfluß mit einem entsprechend bemessenden Widerstand derart reduziert werden, daß in der Zeitspanne die Strommenge _c mit Sicherheit den Grenzwert nicht überschreitet.

Die Erfindung sieht weiter vor, daß die Elektroden des Coulometers mit dem Thermoelement trennbar verbunden sind. Dadurch ist erreicht, daß nach Beendigung einer Messung oder Abbau des Anodenfadens das Coulometer durch Lösen und Anschließen an die mit dem Heizgerät fest verbundenen Teile des Wärme-■ zählers räch ausgetauscht oder umgepolt werden kann.

In der Zeichnung ist -ein Ausführungsbeispiel der Erfindung

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schematisch dargestellt.

Der Wärmezähler hat ein Thermoelement 10 als Spannungsquelle und daran angeschlossenen Stromkreis mit einem Widerstand 11 und einem Quecksilberfaden - Coulometer 12. Das Coulometer 12 besteht aus einem geschlossenen Kapillarrohr 13, dessen Enden mit Quecksilber 14 gefüllt sind. Die beiden als Elektroden dienenden Quecksilberfäden 14 sind durch einen Spalt 15 getrennt, der mit einem Elektrolyten ausgefüllt ist. Die anderen Enden der Quecksilberfäden 14 sind mit je einem Anschluß 16 in den Stromkreis des Thermoelementes 10 eingeschaltet.

Eine erste Lötstelle 18 des Thermoelementes 10 steht mit einem Heizkörper 19 in wärmeleitender Verbindung, während sich die ziireite Lötstelle 20 im Einfluß der kühleren Luft unterhalb des Heizkörpers 19 befindet.

Beim Durchströmen eines Heizmittels durch den Heizkörper 19 findet eine Wärmeübertragung vom Heizmittel über die Heizkörperoberfläche an die Umgebungsluft statt. Dabei bildet sich durch die in der Luft hervorgerufenen Temperaturdifferenzen ein Konvektionsstrom, der die kühlere Luft von Baum zur unteren Seite des Heizkörpers und von dort um den Heizkörper 19 herum aufwärts in Bewegung setzt. Hier wird dann die Luft erwärmt. Die bei diesem Vorgang an die Luft übertragene Wärme, die von der Temperaturdifferenz zwischen dem Heizmittel und der kühleren Raumtemperatur abhängt, wird über das Thermoelement 10 vom Wärmezähler registriert. Die Lötstellen 18 und 20 sind der genannten Temperaturdifferenz ausgesetzt, wodurch am Thermoelement eine Spannung erzeugt wird, die der Temperaturdifferenz und folglich der Wärmeübertragung proportional ist. Der erzeugte Thermostrom löst einen elektrolytischen Prozess im Coulometer 12 aus, durch welchen Quecksilber ..im Verhältnis zur durchfließenden Strommenge von der Anode abgetragen und auf die Kathode niedergeschlagen wird. Das hat eine Verschiebung

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des Spaltes 15 zwischen den Quecksilberelektroden in Anodenrichtung zur Folge. Die Verschiebung des Spaltes 15 ist proportional zur durchgeflossenen Strommenge bzw. zur Wärmemenge, die vom Heizkörper an die Luft abgegeben wird. Die Verschiebung des Spaltes 15 ist an einer Skala 22 am Coulometergehäuse ablesbar.

Ein nach dem beschriebenen· Prinzip arbeitender Wärmezähler liefert im allgemeinen relative Werte einer Wärmemenge. Derartige Messungen reichen beispielsweise aus, um bei den einzelnen Benutzern einer Zentralheizungsanlage den jeweils verbrauchten Anteil zu ermitteln. Der Wärmezähler ist aber bei genauer Eichung auch zur direkten Messung der von einem Heizkörper abgegebenen Wärmeenergie geeignet. Hierzu werden die Proportionalitätskonstanten eines bestimmten Systems durch den Widerstand 11 kompensiert und der Wärmezähler dadurch entsprechend geeicht.

Bei der Anwendung des Wärmezählers als relatives Meßgerät an Heizkörpern verschiedener Größe muß das Gerät lediglich an die Heizkörpergeometrie angepaßt v/erden, denn die übertragene Wärmemenge hängt abgesehen von der Temperaturdifferenz zwischen den betreffenden Medien von der Wärnieübertragungsflache ab. Eine derartige Anpassung erfolgt ebenfalls über den Widerstand 11. Der Widerstand 11 kann dafür zweckmäßig ein Potentiometer sein, welches für einen bestimmten Wärmezähler entsprechend geeicht xferden kann. Die Anpassung kann auch dadurch erfolgen, daß ein geeigneter Widerstand parallel vom Coulometer geschaltet wird.

Mit einer Reihenschaltung mehrerer Thermoelemente als Spannungsquelle kann der Wärmezähler zum Messen der gesamten Wärmemenge von verschiedenen Heizkörpern verwendet werden, wobei jedem Heizkörper und seiner Umgebung ein Thermopaar

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zugeordnet ist. In diesem Fall wird das Messgerät durch entsprechende Bemessung des Widerstandes 11 an die Gesaiat-Heizkörper ob erfläche angepaßt. „

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Claims (6)

1. Junkers ?11

   Ansprüche

   Wärmezähler zum Messen der von Heizgeräten abgegebenen Wärmemenge, gekennzeichnet, durch ein thermostromgespeistes Quecksilberfaden-Coulometer (12], das über die Zeit die Temperaturdifferenz integriert, die zwischen den beiden Lötstellen (18 und 20) eines den Thermostrom liefernden Thermoelementes (10) herrscht, wobei die eine Lötstelle (18) in wärmeleitendem Eontakt mit dem Heizgerät (19) steht und die zweite Lötstelle (20) im Einflußbereich der das Heizgerät (19) umgebenden Temperatur steht.
2. 2. Wärmezähler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Quecksilberfaden— Coulometer (12) an eine Thermokette angeschlossen ist, deren Thermopaare je an einem Heizgerät angeordnet sind.
3. 3. Wärmezähler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß in dem Thermostromkreis "Sin den Wärmezähler an systembedingte .Faktoren, insbesondere an die Geometrie des Heizgerätes anpassender,vorzugsweise einstellbarer Widerstand (11) eingeschaltet.
4. 4·. Wärmezähler nach einem der'vorhergehenden Ansprüche, d a durch g-eken~n zeichnet , daß die Elektroden (16) des Coulometers (12) für den Austausch oder das Umpolen desselben mit dem Thermoelement (10) lösbar verbunden sind.

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5. 5- Wärmezähler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, * dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Lötstelle (20) des "Thermoelementes (10) im Einfluß des kühleren Bereiches des sich um das Heizgerät (19) bildenden Eonvektionsstroms ist.
6. 6. Wärmezähler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, für Heizgeräte, insbesondere Heizkörper, durch die ein Heizmittel als Wärmeträger fließt, dadurch gekennzeichnet , daß die erste Lötstelle (18) des Thermoelementes (10) an oder in der Umgebung einer Stelle des Heizgerätes (19) angeordnet ist, deren Temperatur gleich dem Mittelwert zwischen der Vorlauf- und der Rücklauf-Temperatur ist. '

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