DE2521008B2 - METHOD OF COUNTING HEAT QUANTITIES AND HEAT QUANTITY COUNTERS - Google Patents
METHOD OF COUNTING HEAT QUANTITIES AND HEAT QUANTITY COUNTERSInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Zählen von Wärmemengen und einen Wärmemengenzähler zur Durchführung dieses Verfahrens.The invention relates to a method for counting amounts of heat and a heat meter to carry out this procedure.
Bei den meisten bekannten Wärmemengenzählern wird außer der Temperaturdifferenz zwischen Vor- und Rücklauf des die Wärme abgebenden Mediums auch die Menge dieses Mediums beispielsweise Warmwasser, Dampf, erwärmte Luft oder dergleichen gemessen. Um die verbrauchte Wärmemenge zu bestimmen, wird dann das Produkt aus; diesen beiden Meßgrößen gebildet. DieIn most known heat meters, apart from the temperature difference between the pre- and Return of the medium emitting the heat and the amount of this medium, for example hot water, Steam, heated air or the like measured. To determine the amount of heat consumed, then the product from; these two measured quantities formed. the
Prqduktbildung dieser beiden Meßgrößen erfolgt 'beispielsweise über Differentialgetriebe oder andere ihnliche mechanische oder elektrische Vorrichtungen.Product formation of these two measurands takes place 'For example via differential gears or other similar mechanical or electrical devices.
Mauiteilig an diesen bekannten Einrichtungen ist
Met anderem ihr hoher baulicher Aufwand und die
,rfbrderiiche häufige Wartung, so daß sie nur
beschränkte Anwendung finden konnten.
, ßgkannt sind ferner Wärmemengenzähler, die zwischen
Jen Rippen von Radiatoren in beispielsweise zentralbeheizten Wohnungen befestigt werden und ein
mit einer Flüssigkeit gefülltes Meßröhrchen enthalten. Diese auf der Verdunstung der Flüssigkeit beruhenden
Einrichtungen sind jedoch äußerst ungenau.Mauiteilig of these known devices is Met others their high construction costs and, rfbrderiiche frequent maintenance so that they could find only limited application.
Also known are heat meters which are fastened between the ribs of radiators in, for example, centrally heated apartments and which contain a measuring tube filled with a liquid. However, these devices based on the evaporation of the liquid are extremely imprecise.
Es ist auch ein Meßgerät zum fortlaufenden Anzeigen der zwischen Vorlauf und Rücklauf abgegebenen Wärmemenge bekannt, bei welchem dies ohne Messung der Menge des die Wärme abgebenden Mediums mit Hilfe von in wärmeleitende Brücken zwischen Vorlauf und Rücklauf eingesetzten Thermoelementen und gegebenenfalls weiteren zusätzlichen Thermoelementen im Vorlauf und Rücklauf erfolgt Diese Meßmethode macht jedoch genaue Abstimmung mehrerer nichtlinearer Kennlinien zur Bildung einer linearen Kennlinie aus ihnen erforderlich, setzt wegen der in die Messung eingehender. Abhängigkeit einiger gefühlter Temperaturen von der Strömungsgeschwindigkeit des Mediums einen relativ engen Strömungsgeschwindigkeitsbereich voraus und erfordert auch gleichbleibenden Wärmeübergang zwischen Vorlaufmedium und den im Vorlaufmedium befindlichen metallischen Kontaktflächen der wärmeleitenden Brücken, was oft nicht erreichbar ist, beispielsweise bei Heizungsanlagen wegen des zirkulierenden verschmutzten Wassers. Für das Zählen der Wärmemenge müßte ferner noch ein Integrator zum zeitlichen Integrieren des Meßwertes zusätzlich vorhanden sein.It is also a continuous display meter the amount of heat released between the flow and return is known, at which this is done without measurement the amount of the heat-releasing medium with the help of in thermally conductive bridges between the flow and return thermocouples used and possibly further additional thermocouples takes place in the forward and backward movement Characteristic curves for the formation of a linear characteristic curve from them required, because of the in the measurement more detailed. Dependence of some perceived temperatures on the flow velocity of the medium a relatively narrow flow velocity range and also requires constant heat transfer between the flow medium and the metallic contact surfaces in the flow medium the heat-conducting bridges, which is often not achievable, for example in heating systems because of the polluted water circulating. For the counting of the amount of heat a Integrator for integrating the measured value over time must also be available.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Zählung von Wärmemengen zu schaffen, das einfach und zuverlässig ist und recht genau mißt.It is the object of the invention to provide a method for counting amounts of heat that is simple and is reliable and measures reasonably accurately.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das im Anspruch 1 angegebene Verfahren gelöst.This object is achieved according to the invention by the method specified in claim 1.
Dieses Verfahren zeichnet sich durch Einfachheit und Zuverlässigkeit aus und ermöglicht hohe Meßgenauigkeit. This method is characterized by its simplicity and reliability and enables high measurement accuracy.
Zur Durchführung dieses Verfahrens ist erfindungsgemäß ein Wärmemengenzähler gemäß Anspruch 2 vorgesehen.According to the invention, a heat meter according to claim 2 is required to carry out this method intended.
Dieser Wärmemengenzähler läßt sich baulich einfach herstellen, ist betriebssicher und robust, läßt hohe Meßgenauigkeit zu, ist leicht zu justieren und eignet sich auch für zirkulierende, wärmeabgebende Medien, die im Laufe der Zeit verschmutzen, wie Heizungswasser und benötigt wenig Wartung. Da seine Regelvorrichtung zweckmäßig ein Zweipunktregler ist, können auch besonders einfache und billige Regler zur Anwendung kommen.This heat meter is structurally simple to produce, is operationally reliable and robust, and has a high Measurement accuracy, is easy to adjust and is also suitable for circulating, heat-emitting media that are in the Pollute over time, like heating water, and requires little maintenance. Because its regulating device If a two-point controller is expedient, particularly simple and inexpensive controllers can also be used come.
Die Querschnitte der Bypässe sind zweckmäßig wesentlich kleiner als die Vor- und Rücklaufleitungen.The cross-sections of the bypasses are expediently much smaller than the supply and return lines.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, daß Mittel zum raschen Mischen des in die Mischkammer einströmenden Mediums mit dem in der Mischkammer befindlichen Medium vorgesehen sind. Dies kann in vielfältiger Weise erfolgen, beispielsweise mittels einer außerhalb der Mischkammer angeordneten Umwälzpumpe, die ständig Medium aus der Mischkammer absaugt und in diese wieder zurückleitet. Oder es kann ein rotierender Flügel in der Mischkammer vorgesehen sein oder es können auch sonstigeIn a preferred embodiment it is provided that means for rapidly mixing the in the Mixing chamber inflowing medium are provided with the medium located in the mixing chamber. This can be done in a variety of ways, for example by means of one arranged outside the mixing chamber Circulation pump that constantly sucks the medium out of the mixing chamber and returns it to it. Or a rotating vane can be provided in the mixing chamber, or others can also be used
Maßnahmen zur Beschleunigung des Mischvorganges vorgesehen sein, mit dem Ziel, die Temperatur in der Mischkammer ständig zu vergleichmäßigen. In vielen Fällen ist es jedoch ausreichend, den Mischvorgang in der Mischkammer nicht zwangszubeeioflussen.Measures to accelerate the mixing process can be provided with the aim of reducing the temperature in the Constantly equalize the mixing chamber. In many cases, however, it is sufficient to start the mixing process in not forcibly flowing into the mixing chamber.
Um die Strömungsmengen der Bypässe zu vergrößern und auch in möglichst genaue Abhängigkeit von den Strömungsmengen im Vor- und Rücklauf zu bringen, ka.^n vorgesehen sein, daß die Vor- und Rücklaufleitungen in ihren parallel zum betreffenden Bypass angeordneten Bereichen Verengungen besitzen. Die Verengung kann vorteilhaft als Blende ausgebildet sein. Auch kann es günstig sein, die Verengung als Düse auszubilden.In order to increase the flow rates of the bypasses and also in the most precise possible manner as a function of to bring the flow rates in the flow and return, ka. ^ n be provided that the flow and Return lines have constrictions in their areas arranged parallel to the relevant bypass. The constriction can advantageously be designed as a diaphragm. It can also be beneficial to use the constriction as a nozzle to train.
Um unmittelbares Ablesen der gezählten Wärmemenge zu erhalten, kann eine die Zahl der Umschaltungen oder einen bestimmten Bruchteil dieser Zahl sichtbar anzeigende Zählvorrichtung vorgesehen sein, wie es auch bei Strom- und Gasmengenzählern in Haushalten üblich ist. Es ist dabei meist ausreichend, wenn jeweils nur ein bestimmter Bruchteil der aufgetretenen Umschaltungen angezeigt wird.To get an immediate reading of the amount of heat counted, the number of switchings can be made or a counting device that visibly displays a certain fraction of this number, as is also the case with electricity and gas meters in households. It is usually sufficient if only a certain fraction of the switchings that have occurred is displayed.
Die Erfindung wird anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher beschrieben und erläutert. Es zeigtThe invention is described in more detail with reference to the exemplary embodiments shown in the drawing and explained. It shows
F i g. 1 einen Wärmemengenzähler gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung,F i g. 1 a heat meter according to a first embodiment of the invention,
Fig.2 ein Diagramm, welches an einem Beispiel die zeitliche Änderung der Mediumtemperatur in der Mischkammer der Einrichtung nach Fig. 1 um den jeweiligen Sollwert zeigt undFIG. 2 is a diagram showing an example of the temporal change in the medium temperature in the mixing chamber of the device according to FIG. 1 to the respective setpoint shows and
Fig. 3a und 3b je eine Soll-/Isttemperatur- Vergleichsvorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung. 3a and 3b each show a setpoint / actual temperature comparison device according to a second exemplary embodiment of the invention.
Die in F i g. 1 dargestellte Einrichtung ist beispielsweise in einer Warmwasserheizungsanlage eines Gebäudes eingebaut, und zwar zwischen der zu einem Wärmeverbraucher 14 führenden Vorlaufleitung 12 und der Rücklaufleitung 13, um die abgegebene Wärmemenge zu messen und zu zählen. Derartige Verbraucher können beispielsweise die Heizkörper einer Wohnung, einer Etage, mehrer Etagen, eines Hauses oder dergleichen sein. Dem Verbraucher 14 strömt eine Wärmemenge ρ·Ό Zeiteinheit Qv zu, und es fließt vom Verbraucher 14 durch den Rücklauf 13 eine verbliebene Restwärmemenge pro Zeiteinheit Qr beispielsweise zu einem nicht dargestellten Heizkessel, in welchem das War nwassei wieder auf seine Vorlauftemperatur aufgeheizt wird. Die Differenz zwischen Qv und Qf entspricht der pro Zeiteinheit abgegebenen Wärmemenge Q. Diese abgegebene Wärmemenge Q wire gemessen und über ein längeres Zeitintervall, beispiels weise eine Heizperiode hinweg integriert, d. h. gezählt.The in F i g. 1 is installed, for example, in a hot water heating system of a building, between the flow line 12 leading to a heat consumer 14 and the return line 13 in order to measure and count the amount of heat given off. Such consumers can be, for example, the radiators of an apartment, a floor, several floors, a house or the like. An amount of heat ρ · time unit Qv flows to the consumer 14, and a remaining residual amount of heat per time unit Qr flows from the consumer 14 through the return 13, for example to a boiler (not shown), in which the War nwassei is reheated to its flow temperature. The difference between Qv and Qf corresponds to the amount of heat Q emitted per unit of time . This amount of heat Q wire emitted is measured and integrated, ie counted, over a longer time interval, for example a heating period.
Gemäß der Fig. 1 ist an den Vorlauf 12 und der Rücklauf 13 eine Mischkammer 16 mittels Leitungen 1' bis 20 angeschlossen, die ein bestimmtes Volumen hat In den Leitungen 17 bis 20, deren Querschnitte erheblicl kleiner als die Querschnitte der Leitungen 12 und i; sind, sind Absperrventile 21 bis 24 angeordnet. Sowoh in den Vorlauf 12 als auch in den Rücklauf 13 ist in jeweiligen Bereich zwischen den Anschlüssen de Leitungen 17, 118 bzw. 19, 20 je eine Blende 26 bzw. 2 eingesetzt, welche eine Verengung des Vorlaufes 1: bzw. Rücklaufes 13 zwecks Erzeugung von von de Strömungsgeschwindigkeit abhängigen Druckdifferen zen bewirken, so daß dann, wenn die Ventile 21, 22 de Vorlauf-Bypasses 28 oder die Ventile 23, 24 de Rücklauf-Bypasses 29 geöffnet sind, jeweils eine von deAccording to FIG. 1, a mixing chamber 16 is connected to the flow 12 and the return 13 by means of lines 1 ' connected to 20, which has a certain volume. In lines 17 to 20, the cross-sections of which are significant smaller than the cross sections of the lines 12 and i; are, shut-off valves 21 to 24 are arranged. Both in the flow 12 and in the return 13 is in respective area between the connections of the lines 17, 118 and 19, 20 respectively a diaphragm 26 and 2 respectively used, which a narrowing of the flow 1: or return 13 for the purpose of generating de Flow rate dependent pressure differences cause zen, so that when the valves 21, 22 de Flow bypasses 28 or the valves 23, 24 de return bypasses 29 are open, each one of de
jeweiligen Druckdifferenz und damit im Vorlauf bzw. Rücklauf strömender Wassermenge abhängige wesentlich kleinere Wassermenge den betreffenden Bypass durchströmt.the respective pressure difference and thus the amount of water flowing in the supply or return flow, depending on the significantly smaller amount of water flowing through the relevant bypass.
Im Vorlauf 12 und im Rücklauf 13 ist jeweils ein Temperaturfühler 31 bzw. 32 eingebaut. Die beiden Temperaturfühler 31 und 32 sind mit einem ersten Mittelwertbildner 33 verbunden, der einem Zweipunktregler 34 die jeweils vorliegende mittlere Temperatur 1JTwals Sollwert zuführt, wobeiA temperature sensor 31 and 32 is installed in the flow 12 and in the return 13. The two temperature sensors 31 and 32 are connected to a first averaging device 33, which feeds the prevailing average temperature 1 JTw as a setpoint value to a two-point controller 34, with
' mi 2'wed 2
ist. In der Mischkammer 16 sind in diesem Ausführungsbeispiel zwecks möglichst genauer Ermittlung der jeweiligen Mitteltemperatur (Mischtemperatur) an vier voneinander entfernt liegenden Stellen Temperaturfühler 36 bis 39 angeordnet, deren Meßgrößen einem zweiten Mittelwertbildner 41 zugeführt werden, welcher aus diesen vier Temperaturwerten das arithmetische Mittel bildet und als Istwert dem Zweipunktregler 34 zuführt. Es versteht sich, daß es in manchen Fällen auch zweckmäßig sein kann, in der Mischkammer 16 mehr oder weniger Temperaturfühler, gegebenenfalls einen einzigen Temperaturfühler, vorzusehen, die auch an anderen Stellen als dargestellt angeordnet sein können. Die Vermischung in der Mischkammer 16 kann zwangsweise, beispielsweise mit Hilfe einer nichi dargestellten Umwälzpumpe oder eines angetriebenen Flügelrades erfolgen oder es kann nur Selbstmischung vorgesehen sein.is. In the mixing chamber 16 are in this embodiment for the purpose of the most accurate possible determination of the respective mean temperature (mixed temperature) temperature sensors at four points apart 36 to 39 arranged, the measured variables of which are fed to a second averaging unit 41, which The arithmetic mean is formed from these four temperature values and the two-point controller is used as the actual value 34 feeds. It goes without saying that in some cases it can also be useful in the mixing chamber 16 more or less temperature sensors, possibly a single temperature sensor, to be provided, too can be arranged in other places than shown. The mixing in the mixing chamber 16 can compulsorily, for example with the help of a circulating pump not shown or a driven one Impeller done or it can only be provided self-mixing.
Der Zweipunktregler 34 ist über eine erste elektrische Steuerleitung 42 mit den Ventilen 21, 22 im Vorlauf-Bypass 28 und über eine zweite Steuerleitung 43 mit den Ventilen 23, 24 im Rücklauf-Bypass 29 verbunden. Die beiden Ventile 21,22 bzw. 23,24 des Bypasses 28 bzw. 29 werden jeweils gleichzeitig geöffnet und geschlossen. Und zwar werden in diesem Ausfiihrungsbeispiel die Ventile 21, 22 immer dann gleichzeitig geöffnet, wenn die Ventile 23, 24 geschlossen werden und umgekehrt, so daß die Mischkammer alternativ von Vorlauf- oder Rücklaufflüssigkeit durchströmt wird. Die Frequenz, mit der das öffnen und Schließen der beiden Bypässe 28, 29 mittels der Ventile 21 bis 24 erfolgt, wird vom Zweipunktregler 34 bestimmt und ist proportional der jeweils abgegebenen zeitlichen Wärmemenge Q, wie nachfolgend rechnerisch gezeigt wird.The two-point controller 34 is connected to the valves 21, 22 in the flow bypass 28 via a first electrical control line 42 and to the valves 23, 24 in the return bypass 29 via a second control line 43. The two valves 21, 22 and 23, 24 of the bypass 28 and 29 are each opened and closed simultaneously. In this embodiment, the valves 21, 22 are always opened at the same time when the valves 23, 24 are closed and vice versa, so that the mixing chamber is alternately flowed through by flow or return liquid. The frequency at which the two bypasses 28, 29 are opened and closed by means of the valves 21 to 24 is determined by the two-point controller 34 and is proportional to the respective temporal amount of heat Q emitted, as will be shown mathematically below.
Die einzelnen Symbole kennzeichnen folgendes:The individual symbols indicate the following:
Qv, Qr = die durch den Vorlauf bzw. Rücklauf strömende Wärmemenge pro Zeiteinheit, Qv, Qr = the amount of heat flowing through the flow or return flow per unit of time,
M ■■= die durchfließende Wassermenge pro Zeiteinheit, M ■■ = the amount of water flowing through per unit of time,
Cv, Cr und Cn, — die spezifische Wärme des Cv, Cr and C n , - the specific heat of the
ϋ· ν, ür und O^n, = die Wassertemperatur im Vorlauf ϋ · ν, ür and O ^ n , = the water temperature in the flow bzw. Rücklauf bzw. mittlere Temperatur in deror return or average temperature in the
ρ/η = die Dichte des Wassers in der Mischkammerρ / η = the density of the water in the mixing chamber undand
Hs pilt:Hs pilt:
Q1 MC,- H1 Q 1 MC, - H 1
Qr = Af · CR ■ I)H Qr = Af · C R · I) H
Q,„ =Q, "=
dldl
(3a)(3a)
Qn = -b- Q n = -b- Micm Mic m I)n,I) n ,
(3(3
Die Gleichungen (3a) und (3b) gelten, da durch di« Bypässe 28 und 29 die Wassermenge pro Zeiteinheii a ■ Mbzw.b ■ Mströmt, wo aund /»konstant sind.Equations (3a) and (3b) apply, since the bypasses 28 and 29 allow the amount of water to flow per unit of time a · Mb or b · M, where a and / are constant.
Bei Zuströmen der Teilstrommenge a ■ M aus dem is Vorlauf 12 in die Mischkammer 16 ergibt sich eine zeitliche Änderung der mittleren Temperatur in der Mischkammer 16, wenn dafür gesorgt wird, daß das aus der Mischkammer abströmende Wasser die Temperatur ·&„, hat, von:When inflow of the component stream a ■ M from the IS flow 12 into the mixing chamber 16 there is a temporal change of the average temperature in the mixing chamber 16, if it is ensured that the effluent from the mixing chamber water temperature · &"has, of :
u ■ Mu ■ M
d;d;
C1n C 1n
«„""
und bei Zuströmen der Teilstrommenge aus derr Rücklauf 13 in die Mischkammer 16 eine solche vonand when the partial flow rate flows from the return line 13 into the mixing chamber 16, one from
d I)n,
d/ d I) n ,
d /
h ■ Mh ■ M
C„C "
■ V ■ V
(CK 'V- Cn-I)J. (5)(C K 'V- C n -I) J. (5)
Es sei nun für das Rechnungsbeispiel angenommen, daß diese beiden zeitlichen Änderungen der mittleren Temperatur in der Mischkammer 16 unter gleichen Bedingungen betragsmäßig jeweils gleich sind. Setzt .15 man die Gleichungen (4) und (5) gleich, so ergibt sich nach Umformen:It is now assumed for the calculation example that these two changes over time of the middle Temperature in the mixing chamber 16 under the same conditions are each equal in terms of amount. Puts .15 if equations (4) and (5) are the same, after forming:
„ = " =
(a I h) (a I h)
Setzt man Gleichung (6) in die Gleichungen (4) bzw. (5) ein, so erhält man nach Umformung:If you insert equation (6) into equations (4) or (5), you get after transformation:
J K J K
dtGerman
h ■ Mh ■ M
■ I' ■ (i/4 h) ■ I '■ (i / 4 h)
(c,(c,
undand
d //,„
dfd //, "
df
a- h- Ma- h- M
V- la + h)V- la + h)
R "K>R "K>
Trägt man diese beiden Gleichungen (7) und (8) für den Fall in das in F i g. 2 dargestellte Koordinatensystem ein, daß der Zweipunktregler bei den Temperaturen um* +' /2Δϋ·ζ die Ventile 23,24 öffnet und die Ventile 21, 22 schließt und bei #mj- If one carries these two equations (7) and (8) for the case in the in FIG. 2 shows that the two-point controller opens valves 23,24 at temperatures around * + ' / 2Δϋ · ζ and closes valves 21, 22 and at # mj -
die Ventile 21,22 öffnetthe valves 21,22 opens
und die Ventile 23, 24 schließt, so ergibt sich unter Berücksichtigung des alternierenden öffnens und fto Schließens der beiden Bypässe 28 tind 29 die in F i g. 2 dargestellte Kurve. Wenn #m., sich ändert, wandert der dargestellte Bereich Δ&, entsprechend auf- und abwärts. and the valves 23, 24 closes, then, taking into account the alternating opening and closing of the two bypasses 28 and 29, the results shown in FIG. 2 curve shown. If # m ., Changes, the displayed area Δ &, moves up and down accordingly.
fts was einen Temperaturanstieg in der Mischkammer 16 fts resulting in a temperature rise in the mixing chamber 16
bewirkt und es ist während der Zeit von ^ bis Tnur dercauses and it is during the time from ^ to T only the
Bypass 29 geöffnet, was sich in einer Erniedrieune der Bypass 29 opened, resulting in a decrease in the
mittleren Temperatur, also des Istwertes in der Mischkammer auswirkt. Δ$, ist die am Regler eingestellte
Temperaturdifferenz bezogen auf den jeweiligen im Glied 33 gebildeten Mittelwert 1Ov,, bei deren
Erreichen der Regler jeweils die Ventile 21—24 umschaltet. Aft? wird geeignet getroffen, beispielsweise
kann Δϋι weniger als I0C betragen.
Integriert man die Gleichung (7) über die Zeit von 0mean temperature, i.e. the actual value in the mixing chamber. Δ $, is the temperature difference set on the controller based on the respective mean value 1 Ov, formed in element 33, when the controller switches over valves 21-24 when it is reached. Aft? is taken appropriately, for example, Δϋι can be less than I 0 C.
Integrate equation (7) over time from 0
bis ^ so ergibt sich:until ^ it results:
I i). =I i). =
a + ha + h
Setzt man für 1/Tdie Frequenz f, so erhält man durch Umformen der Gleichung (9).If one sets the frequency f for 1 / T, one obtains by transforming equation (9).
ab M-(C1.-O1.-C1 from M- (C 1. -O 1. -C 1
(l0)(l0)
Setzt man die beiden Faktoren a und b gleich, so erhält man:If one equates the two factors a and b, one obtains:
(10a)(10a)
Schon aus diesen Gleichungen (10) und (10a) erkennt man, daß die Frequenz f des Zweipunktreglers 34 proportional zur zeitlichen Änderung der Wärmemenge Qm in der Mischkammer 16 und damit pro Zeiteinheit am Verbraucher abgegebenen Wärmemenge Q und damit ein Maß für die verbrauchte Wärmemenge ist, so daß durch mittels eines Zählers 44 erfolgenden Zählens der vom Zweipunktregler bewirkten Umschaltungen der Ventile 21—24 die in dem betreffenden Zeitraum abgegebene Wärmemenge gezählt wird. Der Zähler 44 kann auch räumlich weit entfernt angeordnet werden, wenn er elektrisch angesteuert wird.From these equations (10) and (10a) it can be seen that the frequency f of the two-point controller 34 is proportional to the change in the amount of heat Q m over time in the mixing chamber 16 and thus the amount of heat Q emitted per unit of time at the consumer and thus a measure of the amount of heat consumed is, so that by means of a counter 44 counting the switchings of the valves 21-24 effected by the two-position controller, the amount of heat given off in the relevant period is counted. The counter 44 can also be arranged spatially far away if it is electrically controlled.
Die obige Rechnung wurde unter besonders einfachen Annahmen durchgeführt, die sich auch baulich realisieren lassen, doch versteht es sich, daß auch hiervon abweichende Maßnahmen getroffen werden können, ohne daß der Erfindungsgedanke verlassen wird, beispielsweise die Faktoren a, b und die Blenden 26, 27 unterschiedlich getroffen sein können. Oder man trifft Δ&Ζ nicht konstant, sondern beispielsweise proportional abhängig von #ms. wobei man dann bei jedem Umschaltvorgang in Abhängigkeit von #ms den Zähler unterschiedlich fortschaltet, beispielsweise ihm unterschiedliche Anzahlen von Zählimpulsen zuleitet, usw. The above calculation was carried out under particularly simple assumptions that can also be realized structurally, but it goes without saying that measures deviating from this can also be taken without departing from the concept of the invention, for example the factors a, b and the diaphragms 26, 27 can be made differently. Or one does not find Δ & Ζ constant, but, for example, proportionally depending on # m s. With each switchover process depending on # ms, the counter is incremented differently, for example different numbers of counting pulses are sent to it, etc.
Auch kann Δ·θ·ζ zu dem Zweck abhängig von ft™ gemacht werden, um die temperaturabhängigen Änderungen von Cn, und Qn, durch Veränderung von Aux in ihrer Auswirkung auf das Meßergebnis zu kompensieren.Also, Δ θ · · ζ be made for the purpose, depending on ft ™, n to the temperature-dependent changes of C, and Q n, by changing Au x in their effect to compensate the measurement result.
Gegebenenfalls kann ΔΦΖ auch von einer oder mehreren anderen Variablen abhängig gemacht werden, mit dem Ziel, die Meßgenauigkeit zu erhöhen.If necessary, ΔΦ Ζ can also be made dependent on one or more other variables, with the aim of increasing the measurement accuracy.
Die obigen Rechnungen galten für den Fall, daß das Wasser jeweils mit der Temperatur #m aus der Mischkammer abströmt Die Erfindung ist jedoch hierauf nicht beschränktThe above calculations were valid for the case that the water flows out of the mixing chamber at the temperature # m. The invention is not limited to this
Beispielsweise könnte man die Temperatur des jeweils abströmenden Wassers in den Leitungen 18 und 20 messen und bei Abweichung von 1O-„ dies durch geeignete Änderung von Δϋ·ζ oder durch Änderung des bei der nachfolgenden Umschaltung gelieferten Zählwerlcs berücksichtigen. Gegebenenfalls kann man auch weitere Korrekturen in Abhängigkeit mindestens einer zu messenden Größe fortlaufend vornehmen, sei es durch Änderung von Aft? oder durch Beeinflussung des im Gefolge der nachfolgenden Umschaltung abgegebenen Zählwertes, der den Zählerstand des Zählers 44 direkt oder nach Zwischenaddition in einem nicht dargestellten Zwischenzähler beeinflußt. Da die Wärmemengenzählung stets über sehr lange Zeiträume For example, the temperature of the respective flowing water in the pipes 18 and 20 to measure and werlcs take this into account by appropriate modification of Δϋ · ζ or by changing the count provided in the subsequent switching on deviation from 1 O- ". If necessary, you can continuously make further corrections depending on at least one variable to be measured, be it by changing Aft? or by influencing the count output in the wake of the subsequent switchover, which influences the count of the counter 44 directly or after intermediate addition in an intermediate counter (not shown). Since the heat quantity count always takes place over very long periods of time
ίο erfolgt, beispielsweise über eine Heizperiode oder zumindest über einen Monat, kann ohne weiteres ein Zwischenzähler vorgesehen werden, der stets nur bei Erreichen eines bestimmten, vorzugsweise relativ hohen Zählerstandes oder Zählerinhaltes den Zähler 44 ίο takes place, for example over a heating period or at least over a month, an intermediate counter can easily be provided which only ever the counter 44
is weiterschaltet.is advanced.
Anstatt, wie vorangehend beschrieben, bei jeder vom Regler vorgenommenen Umschaltung der Bypässe einen konstanten Zählwert oder einen von mindestens einer gemessenen Variablen abhängigen Zählwert für die Zählung der Wärmemenge vorzusehen, kann in vielen Fällen auch zweckmäßig vorgesehen werden, daß nur die Umschaltungen an einer der beiden Grenzen von Aft, der bereits gezählten Wärmemenge hinzu zu addierende Zählwerte für die zu zählende Wärmemenge auslösen, da auch hierdurch die Wärmemenge über einen längeren Zeitraum mit gleicher Genauigkeit gezählt werden kann.Instead of providing a constant count value or a count value dependent on at least one measured variable for counting the amount of heat for each bypass switchover made by the controller, as described above, in many cases it can also be expediently provided that only the switchovers on one of the two Limits of Aft trigger counting values to be added to the already counted amount of heat for the amount of heat to be counted, as this also enables the amount of heat to be counted over a longer period of time with the same accuracy.
Mit Zählwert ist eine Größe bezeichnet, die den Inhalt eines Zählers oder Zwischenzählers vergrößert, beispielsweise kann ein Zählwert aus einem, mehreren oder vielen impulsen, mechanischen Schahschritten oder dergleichen bestehen und eine unverschlüsselte oder verschlüsselte Zahl darstellen oder symbolisieren usw.A counter value is a quantity that increases the content of a counter or intermediate counter, For example, a count from one, several or many impulses can be mechanical steps or the like exist and represent or symbolize an unencrypted or encrypted number etc.
Gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung werden der Sollwert und der Istwert der mittleren Temperatur nicht getrennt über die Mitteiwertbildner 33 bzw. 41 dem Zweipunktregler 34 zugeführt, sondern es wird gemäß den F i g. 3a und 3b dem Zweipunktregler 34 über einen Verstärker 49 eine elektrische Spannung u zugeführt, die proportional der Summe aus den Temperaturen im Vorlauf 12 und im Rücklauf 13 abzüglich der Temperatur in der Mischkammer 16 ist.According to a second exemplary embodiment of the present invention, the setpoint value and the actual value of the mean temperature are not fed separately to the two-point controller 34 via the mean value formers 33 and 41 , but it is instead, according to FIGS. 3a and 3b an electrical voltage u is fed to the two-point controller 34 via an amplifier 49, which voltage is proportional to the sum of the temperatures in the flow 12 and in the return 13 minus the temperature in the mixing chamber 16.
Anhand der F i g. 3a sei das Gnmdschaltbild erläutert. An geeigneter Stelle des Vorlaus 12 ist eine Schweißstelle V eines ersten Thermoelementes 46 und an geeigneter Stelle des Rücklaufs 13 die Schweißstelle R eines zweiten Thermoelementes 47 angeordnet. Verbin- dungssteilen m der Thermoelemente 46 und 47 sind an zur Mittelwertbildung geeigneten Stellen in d<;r Mischkammer 16 angeordnet Die Schweißstellen V, R und m sind damit den Temperaturen &v, #λ #m des Wassers im Vorlauf 12, im Rücklauf 13 bzw. in der Mischkammer 16 ausgesetzt Die beiden freien Verbindungsstellen m der beiden Thermoelemente 46 und 47 sind über Anschlußleitungen mit einem elektrischen Operationsverstärker 49 verbunden, der mit dem Zweipunktregler 34 verbunden ist Am Eingang des Based on the F i g. 3a the basic circuit diagram is explained. A welding point V of a first thermocouple 46 is arranged at a suitable location on the forecourt 12 and the welding location R of a second thermocouple 47 is arranged at a suitable location on the return 13. Dung steep connects m of the thermocouples 46 and 47 are at appropriate for averaging points in d <r mixing chamber 16 arranged Welds V, R and m are thus the temperatures & v, # λ # m of the water in the flow pipe 12, the return 13 or exposed in the mixing chamber 16 The two free connection points m of the two thermocouples 46 and 47 are connected via connecting lines to an electrical operational amplifier 49, which is connected to the two-point controller 34. At the input of the
Verstärkers 49 liegt damit eine Thermospannung u an, für die unter der Annahme, daß sie über einen genügend großen Bereich eine lineare Funktion der Temperaturdifferenz ist gilt:Amplifier 49 is thus a thermal voltage u, for which, assuming that it is a linear function of the temperature difference over a sufficiently large range:
Ar= konstanter Proportionalitätsfaktor. Der Zweipunktregler 34 hat nun die Aufgabe, durch abwechselndes öffnen und Schließen der Ventile 21 und Ar = constant proportionality factor. The two-point controller 34 now has the task of alternately opening and closing the valves 21 and
709524/114709524/114
22 bzw. der Ventile 23 und 24 die mittlere Temperatur $m in der Mischkammer 16 so zu regeln, daß am Verstärker 49 die Spannung zwischen vorbestimmten, Δϋ·ζ entsprechenden Grenzen pendelt, wobei u=0 dem Mittelwert der Spannungsänderung am Verstärker 49 entspricht- Für u=0 ergibt sich aus Gleichung (11) die Beziehung22 or the valves 23 and 24 to regulate the mean temperature $ m in the mixing chamber 16 so that the voltage at the amplifier 49 fluctuates between predetermined limits corresponding to Δϋ · ζ , where u = 0 corresponds to the mean value of the voltage change at the amplifier 49- For u = 0, the relationship results from equation (11)
'Vv'Vv
(12)(12)
Damit ist die Bedingung erfüllt, daß die mittlere Temperatur ■&„, in der Mischkammer 16 gleich dem arithmetischen Mittel aus der Vorlauftemperatur # rund der Rücklauftemperatur #r ist; Sollwert und Istwert sind also dann gleich.Thus, the condition is met that the mean temperature & ■ "in the mixing chamber 16 is equal to the arithmetic mean from the intake temperature # the return temperature is around #r; The setpoint and actual value are then the same.
Wie beim in F i g. 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel ist die Anzahl der Umschaltungen der Bypässe 28,29, die der Zweipunktregler 34 ausführt, ein Maß fürAs in FIG. The first exemplary embodiment shown in FIG. 1 is the number of switchings of the bypasses 28,29, which the two-position controller 34 executes, a measure for
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die im Verbraucher 14 abgegebene zeitliche Wärmemenge Q. the temporal amount of heat Q released in consumer 14.
Ist die Temperaturverteilung in der Mischkammer K nicht gleichmäßig, was beispielsweise bei Selbstmi schung der Fall sein kann, so kann man gemäß F i g. 31 eine Thermobatterie 48 verwenden, die mehrere, bein Ausführungsbeispiel drei erste Thermoelemente 46,46' 46" und je drei zweite Thermoelemente 47, 47', 47' besitzt, welche entsprechend größere Anzahler Schweißstellen V bzw. R und m besitzen. Di« Schweißstellen m können dabei in der Mischkammer If gleichmäßig verteilt angeordnet werden, was in F i g. 3t schematisch angedeutet ist.If the temperature distribution in the mixing chamber K is not uniform, which can be the case, for example, with self-mixing, then according to FIG. 31 use a thermal battery 48 which has several, in the exemplary embodiment three first thermocouples 46, 46 '46 "and three second thermocouples 47, 47', 47 'each, which have a correspondingly larger number of welding points V or R and m . Di" welding points m can be arranged evenly distributed in the mixing chamber If, which is indicated schematically in FIG. 3t.
Aus Gründen der Korrosionsfestigkeit und dei Temperaturlinearität der Thermospannung u könner für die Thermoelemente 46, 46', 46" und 47, 47', 47' bevorzugt Nickelchrom-Nickel-Thermoelemente ver wendet werden.For reasons of corrosion resistance and the temperature linearity of the thermal voltage u, nickel-chromium-nickel thermocouples can preferably be used for the thermocouples 46, 46 ', 46 "and 47, 47', 47 '.
Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings
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