DE2613111C3 - Wärmemengen- und Wärmeleistungszähler - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf einen Wärmemengenlind Wärmeleistungszähler, der elektronisch oder teilelektronisch die verbrauchte Wärmemenge und/ oder Wärmeleistung aus dem Mediumsdurchfluß und *» der Temperaturdifferenz zwischen Mediurmvorlauf-Und -rücklauf ermittelt und in Anzeigevorrichtungen »peist der mit Flanschen in den Vor- und Rücklaufzweig einer Anlage eingeschleift ist und der seine Energie dem Medium entnimmt

Wärmemengen- und Wärmeleistungszähler dienen der Feststellung verbrauchter Wärme zur objektiven Verrechnung der anteiligen Kosten der Verbraucher Untereinander bzw. /wischen dem Wärmeerzeuger und dem Verbraucher. Vorzugsweise zwei Betriebsgrößen dienen als Verbrauchsmaßstab: die Wärmeleistung, gemessen in Kilojoule pro Stunde als Maß der Wärmemenge pro Zeiteinheit und die Wärmemenge, gemessen in Kilojoule als Verrechnungsbasis. Dabei Werden die Temperaturdifferenz des Heizmediums ^M twischen Vor- und Rücklauf und der Mediumsdurchfluß Während eines bestimmten Zeitabschnittes (oder fort laufend bei Wärmemengenmessung) gemessen.

So zeigt z. B. die AT-PS 1 42 193 einen Wärmemen genmesser, dessen Rollenzählwerke über mechanische *° Antriebselemente durch einen im durchfließenden Medium eingebrachten Mengenmesser getrieben werden. Die Anzeige der Temperaturdifferenz wird hierbei durch Thermoelemente, die auf ein Drehspulinstrument einwirken, vorgenommen. Mit Hilfe von Thermoelementen, Strommessern, zusätzlichen HilfsStromquellen und proportional zur Wasserdurchflußmenge sich drehende Meßräder werden Wärmemengen nach der CH-PS 139 854 gemessen. In anderen bekannten Einrichtungen werden die Temperaturdifferenzen und die Durchflußmengen in elektrische Signale umgesetzt, in einen der Temperaturdifferenz und dem Durchfluß proportionalen Gleichstrom umgeformt und zur Wärmeleistungsanzeige einem Instrument zugeführt. Der so gewonnene Gleichstrom bildet außerdem die Eingangsgröße für einen Stromintegrator mit einem Rollenzählwerk als Mengenerfassungsinstrument

Ferner sind Geräte bekannt die mit einer Impulskontaktsteuerung versehen sind, bei denen die mengenabhängigen Impulse mit Impulsen, die proportional der Temperaturdifferenz sind, verknüpft werden.

Allen diesen bekannten Wärmemengenzählern ist gemeinsam, daß sie eine Stromversorgung für das Meßwerk benötigen. Eine separate Stromversorgung ist jedoch unwirtschaftlich, da sie außer dem installierenden und überwachenden Monteur einen mit entsprechenden Aufgaben betrauten Elektriker ^fordert bei Netzausfall keine Registrierung erlaubt und ferner zu viele Manipulationsmöglichkeiten bietet Aus letzteren Gründen ist bereits bekannt den Wärmemengenzähler zusätzlich oder aiiein mit einer Batterie zu versehen, die die Stromversorgung gewährleisten solL Die Zuverlässigkeit und die Lebensdauer bekannter Batterien sind jedoch bei den gegebenen Umständen, wie z. B. die hohen Temperatureinwirkungen, unzureichend. Weiterhin ist die regelmäßige Auswechselung der Batterien personalintensiv und damit unwirtschaftlich. Bei jährlicher Ablesung in Haushalten wären Millionen Batterien auszuwechseln.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen elektronisch gesteuerten Wärmemengen- und Wärmeleistungszähler mit autarker Stromversorgungseinrichtung zu schaffen, der unabhängig von einem Elektrizitäts-Energie Verteilernetz ist und keine zusätzliche Stromquelle benötigt.

Diese Aufgabe ist durch die Erfindung, wie sie in den kennzeichnenden Teilen der Patentansprüche dargestellt ist gelöst und wird nachfolgend näher erläutert.

Die aus der Temperaturdifferenz und der Durchflußmenge gewonnenen Daten werden durch elektronische Baugruppen, wie Metalloxid-Halbleiterbausteine (ζ. Β. CMOS) in elektrische Signale gewandelt die zum Betreiben von Anzeigeeinrichtungen dienen, vorzugsweise mechanischen Rollen- oder Schrittschaltwerken. Die für die elektronischen Baugruppen erforderliche Energie wird dabei erfindungsgemäß aus der Energie des zu messenden Mediums gewonnen. Zu diesem Zweck ist der Wärmemengen- bzw. Wärmeleistungszähler als Kompaktgerät ausgebilde ·. das mit z. B. vier Flanschen in den Vor und Rücklaufzweig z. B. einer Heizungsanlage eingeschleift wird. Als integraler Bestandteil des Wärmemengen- bzw. Wärmeleistungszählers ist zur Ermittlung der Menge des durchströmen den Mediums in dessen Vor- oder Rucklaufzweig ein Durchflußmesser mit Klügelrad gesetzt. Das Flügelrad treibt in bekannten Durchflußmessern, z. B. Wasserzählern, über Untersetzungsgetriebe ein Anzeigewerk. Anstelle eines solchen Anzeigewerkes oder zusätzlich dazu wird durch ein derartiges Flügelrad ein Generator betrieben. Der Generator liefert die für die elektroni sehen Einrichtungen des Wärmemengenzählers erforderliche Energie. Durch Verwendung von elektronischen Baugruppen, die mit geringer Energie betrieben werden können, wie z. B. Metalloxid-Halbleiterbausteinen (CMOS), ist die große Drehzahlschwankung des Flügelrades aufgrund der Abhängigkeit von der

Durchflußmenge bis herab zu kleinsten Wärmeleistungen bedeutungslos, insbesondere auch deswegen, weil der Energiebedarf der Elektronik in etwa der Wärmeleistung proportional ist Der Speisespannungsbereich für die Schaltkreise ist groß (ein CMOS-Schaltkreis arbeitet z.B. im Bereich von 3 bis 18 Volt gleichmäßig) und außerdem sind leistungsarme Zeitspannen durch Speicherkondensatoren oder Pufferbatterien (Akkus) überbrückbar.

Da zur Berechnung der Wärmemenge nur die Umdrehungszahl des Flügelrades benötigt wird, ist eine mechanische Verbindung des im Vor- oder Rücklaufzweig der Anlage angeordneten Rügelrades mit den außerhalb der Rohre befindlichen Anzeige- und Meßelementen nicht erforderlich. So ist durch Verwendung von Permanentmagneten, die am Flügelrad angeordnet sind, die Umdrehungszahl kontaktlos übertragbar. Ebenso wird die Energie durch die Permantentmagnete auf induktivem Weg in außen liegenden Spulen erzeugt, ohne eine durch eine Druckwasserdichtung hindurchgefühlte Welle zu benöligen. Energieversorgung und Übertragung der Umdrehungszahl können also kombiniert sein.

Zur Messung auch kleinster Wärmemengen ist vorteilhafterweise eine von der Durchflußmenge

unabhängige Energieerzeugung anzustreben. Dazu bietet sich ein in einen Nebenschluß des Mediumflusses angeordnetes Flügelrad an. Zu diesem Zweck ist innerhalb des Wärmemengen- und Warmeleistungszählers ein Nebenschluß zwischen Vorlauf- und Rücklaufzweig vorzusehen, durch den ständig eine praktisch konstante Mediummenge je Zeiteinheit fließt Somit ist auch bei unterschiedlichen Druckverhältnissen durch einstellbare oder selbsttätige Ventilregelung im Nebenschlußrohr eine ziemlich konstante Durchflußmcnge je Zeiteinheit erzielbar. Ein im Nebenschlußrohr angeordneter Flügelradgenerator stellt dann eine immer ausreichend gleichmäßige Leistung zur Versorgung der elektronischen Baugruppen zur Verfügung.

Eine weitere Möglichkeit zur Gewinnung von elektrischer Energie aus dem Medium selbst zum Betrieb der elektronischen Baugruppen besteht in der Auswertung der Temperaturdifferenz des Mediums zwischen Vorlauf- und Rücklaufzweig, beispielsweise durch Thermoelemente.

Die elektronischen Baugruppen sind innerhalb des Zählers gegen die das warme Medium führenden Vor- und Rücklaufleitungen isoliert und gegen Fremdfelder elektrischer und magnetischer Art abgeschirmt

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Wärmemengen- und Wärmeleistungszähler, der elektronisch oder teüelektronisch die verbrauchte Wärmemenge und/oder Wärmeleistung aus dem MediumsdurchfluB und der Temperaturdifferenz zwischen Mediumsvorlauf- und -rücklauf ermittelt und in Anzeigevorrichtungen speist, der mit Flanschen in den Vor- und Rücklaufzweig einer Anlage eingeschleift ist und der seine Energie dem Medium entnimmt, dadurch gekennzeichnet, daß der Zähler als Kompaktgerät ausgebildet ist, der sämtliche Meß- und Energieversorgungseinrichtungen von außen unbeeinflußbar in sich vereint und daß zur Erzeugung der elektrischen Energie zum Betrieb der elektronischen Baugruppen und der Anzeigevorrichtungen innerhalb des Zählers Permanentmagnete am Rügelrad des Durchflußmessers und außerhalb des Mediums führenden Rohres Spulen angeordnet sind, in denen Spannungen und Ströme entstehen, die sowohl der Energieversorgung als auch der induktiven Übertragung der Umdrehungszahl dienen.

2. Wärmemengenzähler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Flügelradgenerator zur Erzeugung der elektrischen Energie in einem Nebenschluß zum Vor- und Rücklaufzweig innerhalb des Kompaktgerätes angeordnet ist

3. Wärmemengenzähler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckverhältnisse und damit die Durchflußmenge im Nebenschlußrohr durch Ventile geregelt sind.