DE2521008C3

DE2521008C3 -

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Publication number: DE2521008C3
Application number: DE19752521008
Authority: DE
Filing date: 1975-05-12
Publication date: 1978-02-09

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 Terhperaturdifferenz 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 is formed from these two measurands. the

Produktbildung dieser beiden Meßgrößen erfolgt beispielsweise über Differentialgetriebe oder andere ähnliche mechanische oder elektrische Vorrichtungen.The product formation of these two measured quantities takes place, for example, via differential gears or others similar mechanical or electrical devices.

Nachteilig an diesen bekannten Einrichtungen ist unter anderem ihr hoher baulicher Aufwand und die erforderliche häufige Wartung, so daß sie nur beschränkte Anwendung finden konnten.Disadvantages of these known devices are, among other things, their high structural complexity and the required frequent maintenance so that they could only find limited use.

Bekannt sind ferner Wärmemengenzähler, die zwischen den 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.Also known are heat meters, which are located between the ribs of radiators in, for example Centrally heated apartments are attached and 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 eingehenden Abhängigkeit einiger gefühlter Temperaturen von der Strömungsgeschwindigkeit des Mediums einen relativ engen Stromungsgeschwindigkeitsbereich 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 measuring device for the continuous display of the flow between the flow and return Amount of heat known, in which this is done without measuring the amount of the medium emitting the heat With the help of thermocouples and inserted in heat-conducting bridges between the flow and return if necessary, further additional thermocouples are carried out in the flow and return. This measurement method however, it makes precise coordination of several non-linear characteristics for the formation of a linear characteristic necessary for them, because of the dependency of some perceived temperatures that goes into the measurement a relatively narrow flow rate range of the flow rate of the medium ahead and also requires constant heat transfer between the flow medium and the im Metallic contact surfaces of the heat-conducting bridges located in the flow medium, which is often not is achievable, for example in heating systems because of the circulating polluted water. for the counting of the amount of heat would also have to be an integrator for integrating the measured value over time additionally 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 sonstige Maßnahmen zur Beschleunigung des Misch Vorganges vorgesehen sein, mit dem Ziel, die Temperatur in der Mischkammer ständig zu vergleichmäßigen. In vielen Fällen ist es jedoch ausreichend, den Mischvorgang inIn 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 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

S der Mischkammer nicht zwangszubeeinflussen.S not to influence 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, kann vorgesehen sein, daß die Vor- undIn 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, it can be provided that the flow and

ίο 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.ίο return lines in their parallel to the one in question Bypass arranged areas have constrictions. The constriction can advantageously be designed as a diaphragm being. It can also be advantageous to design the constriction as a nozzle.

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 inTo 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 the case with electricity and gas meters in

ίο Haushalten üblich ist. Es ist dabei meist ausreichend, wenn jeweils nur ein bestimmter Bruchteil der aufgetretenen Umschaltungen angezeigt wird.ίο Household is common. 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

Fig. 1 einen Wärmemengenzähler gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung,1 shows 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, using an example, the change in the medium temperature over time in the Mixing chamber of the device according to FIG. 1 shows the respective setpoint and

Fig. 3a und 3b je eine Soll-ZIsttemperatur-Vergleichsvorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindimg. 3a and 3b each show a setpoint / actual temperature comparison device according to a second 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 pro 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 Warmwasser wieder auf seine Vorlauftemperatur aufgeheizt wird. Die Differenz zwischen Qv und Qr entspricht der pro Zeiteinheit abgegebenen Wärmemenge Q. Diese abgegebene Wärmemenge Q wird gemessen und über ein längeres Zeitintervall, beispielsweise eine Heizperiode hinweg integriert, d. h. gezählt. Gemäß der Fig. 1 ist an den Vorlauf 12 und den Rücklauf 13 eine Mischkammer 16 mittels Leitungen 17 bis 20 angeschlossen, die ein bestimmtes Volumen hat. In den Leitungen 17 bis 20, deren Querschnitte erheblich kleiner als die Querschnitte der Leitungen 12 und 13 sind, sind Absperrventile 21 bis 24 angeordnet. SowohlThe 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. The consumer 14 flows through a heat quantity per unit time Qv to, and it flows from the consumer 14 by the return 13 a remaining residual amount of heat per unit time Qr for example, a not shown boilers in which hot water is reheated to its flow temperature. The difference between Qv and Qr corresponds to the amount of heat Q emitted per unit of time . This amount of heat Q emitted is measured and integrated, ie counted, over a longer time interval, for example a heating period. According to Fig. 1, a mixing chamber 16 is connected to the flow 12 and the return 13 by means of lines 17 to 20, which has a certain volume. In the lines 17 to 20, the cross sections of which are considerably smaller than the cross sections of the lines 12 and 13, shut-off valves 21 to 24 are arranged. As well as

fio in den Vorlauf 12 als auch in den Rücklauf 13 ist im jeweiligen Bereich zwischen den Anschlüssen der Leitungen 17, 18 bzw. 19, 20 je eine Blende 26 bzw. 27 eingesetzt, welche eine Verengung des Vorlaufes 12 bzw. Rücklaufes 13 zwecks Erzeugung von von derfio in the flow 12 as well as in the return 13 is im respective area between the connections of the lines 17, 18 and 19, 20 respectively a diaphragm 26 and 27, respectively used, which a narrowing of the flow 12 or return 13 for the purpose of generating from the

(15 Strömungsgeschwindigkeit abhängigen Druckdifferenzen bewirken, so daß dann, wenn die Ventile 21, 22 des Vorlauf-Bypasses 28 oder die Ventile 23, 24 des Rücklauf-Bypasses 29 geöffnet sind, jeweils eine von der(15 flow velocity dependent pressure differences cause so that when the valves 21, 22 of the flow bypass 28 or the valves 23, 24 of the Return bypasses 29 are open, each one of the

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 flow or return flow, which is essentially dependent smaller amount of water flows 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 #_ms als 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 # _ms as a setpoint to a two-point controller 34, with

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 nicht 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 Ausführungsbeispiel 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. as will be shown mathematically below.

Die einzelnen Symbole kennzeichnen folgendes:The individual symbols indicate the following:

Q_Vt Q_R = die durch den Vorlauf bzw. Rücklauf strömende Wärmemenge pro Zeiteinheit, Q _Vt Q _R = the amount of heat flowing through the flow or return flow per unit of time,

Q_m = zeitliche Änderung der Wärmemenge in der Mischkammer, Q _m = change in the amount of heat in the mixing chamber over time,

M = die durchfließende Wassermenge pro Zeiteinheit, M = the amount of water flowing through per unit of time,

Cv, Cr und C_m = die spezifische Wärme des Wassers in Vorlauf, Rücklauf bzw. Mischkammer, ϋ· ν, ϋ-R und #_m = die Wassertemperatur im Vorlauf bzw. Rücklauf bzw. mittlere Temperatur in der Mischkammer, Cv, Cr and C _m = the specific heat of the water in the flow, return or mixing chamber, ϋ ν, ϋ-R and # _m = the water temperature in the flow or return or average temperature in the mixing chamber,

Qm = die Dichte des Wassers in der Mischkammer und Qm = the density of the water in the mixing chamber and

V = das Volumen der Mischkammer. V = the volume of the mixing chamber.

Es gilt:The following applies:

Qk = Qk =

Q„, = ■>,„■ ι ■·<·,„ Q ", = ■>," ■ ι ■ · <·, "

a ■ M (( a ■ M ((

Q_1n = - ft · Λ/ , Q _1n = - ft Λ /,

d H₁₁₁ d/d H ₁₁₁ d /

(3 b)(3 b)

Die Gleichungen (3a) und (3b) gelten, da durch die Bypässe 28 und 29 die Wassermenge pro Zeiteinheit a ■ AYbzw.ii · Mströmt, wo a und bkonstant sind.Equations (3a) and (3b) apply, since the bypasses 28 and 29 allow the amount of water per unit of time a · AY or ii · M to flow, where a and b are constant.

Bei Zuströmen der Teilstrommenge a · M aus dem 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 #_mhat,von:When inflow of the component stream a · M of the 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 # _m has, by:

a ■ Ma ■ M

dfdf

und bei Zuströmen der Teilstrommenge aus dem 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, such from

dfdf

h ■ Mh ■ M

V α η - C_n,- OJ. (51V α η - C _n , - OJ. (51

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 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 if equations (4) and (5) are the same, after reshaping we get:

'.„ IK, ='. "IK, =

Ui + h)Ui + 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:

4545 dtGerman dd — -f.- -f. C_n,C _n , (I(I. ■ h
H ■ h
H ■ Ai■ Ai
V ■ UiV ■ Ui ++ ft) ^(l ft) ^(l "■ 'λ ""■ 'λ" c_R Il_R\
(7) c _R Il _R \
(7) undand U_m U _m ti ·ti ft ·ft Λ/Λ / SOSO df ⁼ df ⁼ CC. II. ' ■ In 4'■ In 4 ■ h■ h ι| ''ι | '' R Vr)-R Vr) -

Trägt man diese beiden Gleichungen (7) und (8) füi den Fall in das in F i g. 2 dargestellte KoordinatensystenIf one carries these two equations (7) and (8) for the case in the in FIG. 2 coordinate systems shown

5s ein, daß der Zweipunktregler bei den Temperaturer5s, that the two-point controller at the temperature

" &_ms+ '/2Δΰ_ζ die Ventile 23,24 öffnet und die Ventile 21 22 schließt und bei ^₅- V2d#_z die Ventile 21,22 öffne' und die Ventile 23, 24 schließt, so ergibt sich untei Berücksichtigung des alternierenden öffnens unc"& _ms + '/ 2Δΰ _ζ the valves 23,24 opens and the valves 21 22 closes and at ^ ₅ - V2d # _z the valves 21,22 open' and the valves 23, 24 closes, so taking into account the alternating open unc

fto Schließens der beiden Bypässe 28 und 29 die in Fig.; dargestellte Kurve. Wenn #_ms sich ändert, wandert dei dargestellte Bereich Δ&₇ entsprechend auf- und abwärtsfto closing of the two bypasses 28 and 29 in Fig .; shown curve. When # _ms changes, the displayed area Δ & ₇ moves up and down accordingly

Von i=0 bis i= y ist also nur der Bypass 28 geöffnetFrom i = 0 to i = y , only the bypass 28 is open

Q₁ - M ■ C₁ Q ₁ - M ■ C ₁

was einen Temperaturanstieg in der Mischkammer U bewirkt und es ist während der Zeit von -y bis Tnur dei Bypass 29 geöffnet, was sich in einer Erniedrigung deiwhich causes a temperature rise in the mixing chamber U and it is only opened during the time from -y to Tn the bypass 29, which results in a lowering of 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 #„„, bei deren Erreichen der Regler jeweils die Ventile 21—24 umschaltet. ΔΊ), wird geeignet getroffen, beispielsweise kann Δ&₇ weniger als TCbetragen.mean 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 # "" formed in element 33, when the controller switches valves 21-24 when it is reached. ΔΊ) is taken appropriately, e.g. Δ & _{7 can be} less than TC.

Integriert man die Gleichung (7) über die Zeit von 0Integrate equation (7) over time from 0

bis _Ί so ergibt sich:up to _Ί it results:

I I). = I I). =

a'■'+ ha '■' + h

M · (C₁. ■ ϋ,. - C_R -^ »„, ■ I' ■ 2 C_n. M · (C _1. ■ ϋ ,. - C _R - ^ »", ■ I '■ 2 C _n .

■T. (9) ■ T. (9)

Setzt man für Mi die Frequenz /"so erhält man durch Umformen der Gleichung (9):If one sets the frequency / "for Mi , one obtains by transforming equation (9):

/■ / ■

a ■ ha ■ h
a+'ha + 'h

V -2C- \iLV -2C- \ iL

Setzt man die beiden Faktoren a und b gleich, so erhält man:If one equates the two factors a and b , one obtains:

a ■ Ma ■ M

■v-c.■ v-c.

(C₁,(C ₁ ,

>,· - C_Ri)_R).
(10a)>, · - C _R i) _R ).
(10a)

Schon aus diesen Gleichungen (10) und (10a) erkennt man, daß die Frequenz / des Zweipunktreglers 34 proportional zur zeitlichen Änderung der Wärmemenge Q_m 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 / 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 to the consumer per unit of time 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 Δϋ·_ζ nicht konstant sondern beispielsweise proportional abhängig von 0_m* 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 meet Δϋ · _ζ not constant but, for example proportionally, depending on where 0 _m * is then continued on different at each switching in dependence of the counter _ms, for example, different numbers of counts forward to it, etc.

Auch kann Δ&? zu dem Zweck abhängig von #_ms gemacht werden, um die temperaturabhängigen Änderungen von c_m und Q_m durch Veränderung von Δϋ-_Ζ in ihrer Auswirkung auf das Meßergebnis zu kompensieren. Can Δ &? can be made dependent on # _ms for the purpose of compensating for the temperature-dependent changes in c _m and Q _m by changing Δϋ- _Ζ in their effect on the measurement result.

Gegebenenfalls __ kann Aft_z auch von einer oder mehreren anderen Variablen abhängig gemacht werden, mit dem Ziel, die Meßgenauigkeit zu erhöhen.If necessary, Aft _{z 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.} However, the invention is not restricted to this

Beispielsweise könnte man die Temperatur des jeweils abströmenden Wassers in den Leitungen 18 und 20 messen und bei Abweichung von ft_m dies durch geeignete Änderung von Δ&_ζ oder durch Änderung des bei der nachfolgenden Umschaltung gelieferten Zahl-For example, one could measure the temperature of the respective outflowing water in the lines 18 and 20 and, if there is a deviation of ft _m, this could be done by a suitable change in Δ & _ζ or by changing the number supplied during the subsequent switchover.

wertes 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 Zeiträumetake value into account. If necessary, you can continuously make further corrections as a function of at least one variable to be measured, be it by changing Aft or by influencing the counter value given in the wake of the subsequent switchover, which shows the counter reading of counter 44 directly or after intermediate addition in an intermediate counter (not shown) influenced. 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 weiterschaitet.ίο takes place, for example over a heating period or at least over a month, an intermediate counter can easily be provided, which is always only for The counter 44 reaches a specific, preferably relatively high counter reading or counter content continues.

Anstatt, wie vorangehend beschrieben, bei jeder vom Regler vorgenommenen Umschaltung der Bypässe einen konstanten Zählwert oder einen von mindestens einer gemessenen Variablen abhängigen Zählwert fürInstead of, as described above, every time the controller switches over the bypasses a constant count value or a count value dependent on at least one measured variable for

2fj die Zählung der Wärmemenge vorzusehen, kann in vielen Fällen auch zweckmäßig vorgesehen werden, daß nur die Umschaltungen an einer der beiden Grenzen von Aft_z 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.2fj to provide for the counting of the amount of heat, in many cases it can also be expediently provided that only the switchover at one of the two limits of Aft _{z of} the amount of heat already counted trigger counting values to be added for the amount of heat to be counted, since this also means that the amount of heat over a longer period of time can be counted 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 Schaltschritten 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 value from one, several or many pulses, mechanical switching 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 Mittelwertbildner 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 istAccording 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 Grundschaltbild 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 Verbindungsstellen m der Thermoelemente 46 und 47 sind an zur Mittelwertbildung geeigneten Stellen in der Mischkammer 16 angeordnet Die Schweißstellen V, R und m sind damit den Temperaturen #v, ■&& ftm 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 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:Based on the F i g. 3a the basic circuit diagram is explained. At a suitable point of the Vorlaus 12 a weld V is a first thermocouple 46, and at a suitable point of the return 13, the welding point R of a second thermocouple 47 disposed connecting points m of the thermocouples 46 and 47 are at appropriate for averaging points in the mixing chamber 16 arranged Welds V , R and m are so #v the temperatures ■ && ftm of the water in the flow pipe 12 is exposed in the return line 13 and in the mixing chamber 16. the two free connecting points m of the two thermocouples 46 and 47 are connected via connection lines with an electrical operational amplifier 49 , which is connected to the two-point controller 34. At the input of the amplifier 49 there is thus a thermal voltage u , for which, assuming that it is a linear function of the temperature difference over a sufficiently large range, the following applies:

u = k{&_v + ϋ_κ- u = k {& _v + ϋ _κ -

(Π)(Π)

Ar= konstanter Proportionalitätsfaktor.
Der Zweipunktregler 34 hat nun die Aufgabe, durch abwechselndes öffnen und Schließen der Ventile 21 undAr = constant proportionality factor.
The two-point controller 34 now has the task of alternately opening and closing the valves 21 and

22 bzw. der. Ventile 23 und 24 die mittlere Temperatur fin, in der Mischkammer 16 so zu regeln, daß am Verstärker 49 die Spannung zwischen vorbestimmten, Δ&2 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, the average temperature fin to settle in the mixing chamber 16 so that the amplifier 49, the voltage between predetermined, Δ 2 & oscillates respective boundaries, where u = 0 corresponds to the mean value of the voltage variation at the amplifier 49th For u = 0, the relationship results from equation (11)

(12)(12)

Damit ist die Bedingung erfüllt, daß die mittlere Temperatur #„, in der Mischkammer 16 gleich dem arithmetischen Mittel aus der Vorlauf temperatur ϋ· ν und der Rücklauftemperatur &r ist; Sollwert und Istwert sind also dann gleich.This fulfills the condition that the mean temperature # ", in the mixing chamber 16 is equal to the arithmetic mean of the flow temperature ϋ · ν and the return temperature &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.

1st die Temperaturverteilung in der Mischkammer 16 nicht gleichmäßig, was beispielsweise bei Selbstmi-If the temperature distribution in the mixing chamber 16 is not uniform, which is, for example, in the case of self-mixing

S schung der Fall sein kann, so kann man gemäß F i g. 3b eine Thermobatterie 48 verwenden, die mehrere, beim Ausführungsbeispiel drei erste Thermoelemente 46,46', 46" und je drei zweite Thermoelemente 47, 47', 47" besitzt, welche entsprechend größere AnzahlenS schung can be the case, one can according to FIG. 3b use a thermal battery 48, the several, in the embodiment three first thermocouples 46,46 ', 46 "and three second thermocouples 47, 47 ', 47" each, which have correspondingly larger numbers

ίο Schweißstellen V bzw. R und m besitzen. Die Schweißstellen m können dabei in der Mischkammer 16 gleichmäßig verteilt angeordnet werden, was in F i g. 3b schematisch angedeutet ist.ίο Have welding points V or R and m . The welds m can be arranged evenly distributed in the mixing chamber 16, which is shown in FIG. 3b is indicated schematically.

Aus Gründen der Korrosionsfestigkeit und der Temperaturlinearität der Thermospannung υ können für die Thermoelemente 46, 46', 46" und 47, 47', 47" bevorzugt Nickelchrom-Nickel-Thermoelemente verwendet werden.For reasons of corrosion resistance and the temperature linearity of the thermal voltage υ , 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

Claims

Patent claims:

1. Method for counting amounts of heat in heating, cooling or air conditioning systems, in which the The temperature difference between the flow and return of the medium emitting the heat is sensed, characterized in that flow medium and return medium alternately through a Flow bypass or return bypass are passed through, these bypass media one of them flow through common mixing space alternately according to that the temperature deviation the mixing room temperature from a mean temperature between the respective flow and return temperatures felt and upon reaching a predetermined positive temperature deviation from Flow medium through the mixing chamber to its flow through return medium switched and when a predetermined negative temperature deviation is reached thereafter a switch is made again to the flow medium flowing through the mixing space and that in the wake of the switchings on at least one of the two temperature deviation limits count values for counting the to determined amount of heat are triggered and added together.

2. Heat meter for heating, cooling or air conditioning devices or systems, with a device for measuring the temperature difference between the flow and return of the heat-emitting medium for performing the method according to claim I _1, characterized in that a discontinuous control device (34) is provided which alternately opens and closes a bypass (28) of the flow line (12) of the medium and a bypass (29) of the return line (13), the two bypasses (28, 29) leading through a common mixing chamber (16), that temperature sensors (31,32,33) for generating a variable, a mean temperature between the respective flow and return temperature of the medium corresponding setpoint for the control device are provided, that at least one temperature sensor (36 to 39) for sensing the mixing temperature measured in the mixing chamber as an actual value for the control device is provided that the control device (34) is coupled to valves (21-24), which at Each time a predetermined positive temperature deviation from the setpoint is reached, the bypass (29) opens at a lower temperature and the bypass (28) closes at a higher temperature, and when a specified negative temperature deviation from the setpoint is reached, the bypass opens at a higher temperature and closes the bypass at a lower temperature causes and that the control device (34) is connected to a counting device (44) so that each switchover of the bypasses at least one of the two temperature deviation limits triggers counting values to be added for counting the amount of heat to be determined.

3. Heat meter according to claim 2, characterized in that the cross sections of the bypasses fts (28, 29) are much smaller than those of the flow and return lines (12, 13).

4. heat meter according to claim 2 or 3,

characterized in that the two bypasses (28, 29) have the same flow resistance.

5. Heat meter according to one of claims 2 to 4, characterized in that the pre and return lines (12, 13) in their areas arranged parallel to the relevant bypass (28, 29) Have constrictions (26,27).

6. Heat meter according to one of claims 2 to 5, characterized in that the Setpoint from the arithmetic mean of the medium temperatures in the supply and return lines (12, 13) is formed.

7. heat meter according to one of claims 2 to 6, characterized in that the Control device (34) on the density and / or the specific heat of the medium used as temperature-dependent size is adjustable.

8. heat meter according to one of claims 2 to 7, characterized in that means for rapid mixing of the medium flowing into the mixing chamber with that in the mixing chamber located medium are provided.

9. Heat meter according to one of claims 2 to 8, characterized in that an even number of thermocouples (46, 46 ', 46 "; 47, 47', 47") in series for immediate sensing of the difference between the setpoint value and the actual value of the mixed temperature are connected that half the number of connection points (V) of the two wires of the thermocouples of the temperature of the flow (12), the remaining connection points (R) of the two wires of the thermocouples of the temperature of the return (13) and the connection points influencing the thermal voltages ( m) the thermocouples and the connection points of the row of thermocouples are exposed to the temperature of the mixing chamber (16).

10. Heat meter according to claim 9, characterized in that nickel-chromium-nickel thermocouples are provided.

11. Heat meter according to one of the claims 2 to 10, characterized in that the positive and negative temperature deviation from Setpoint can be changed automatically in a predetermined manner as a function of the setpoint.

12. Heat meter according to one of claims 2 to 11, characterized in that only when every time after the next switchover of the bypasses effected by the controller, a count value is added to the content the counting device (44) is added.

13. Heat meter according to one of the claims 2 to 12, characterized in that all count values triggered in the wake of switchings are the same size.