DE2718587A1 - Messeinrichtung fuer den verbrauch von waerme - Google Patents

Description

HEIMAM GMBH Unser Zeichen

Wiesbaden VPA 77 P 8 0 12 QRD

Meßeinrichtung für den Verbrauch von Wärme.

Die Erfindung betrifft eine Meßeinrichtung für den Verbrauch von Wärme. Solche Meßeinrichtungen werden beispielsweise zur Abrechnung des Wärmeverbrauchs von Zentralheizkörpern in Miethäusern benötigt. Zwei Systeme sind z.Zt. hauptsächlich im Gebrauch.

Bei einem System wird mit je einem Fühler die Temperaturdifferenz ΔT zwischen Vorlauf- bzw. Rücklaufwasser eines Zentralheizkörpers erfaßt; zusätzlich mißt ein Durchflußmesser die durchgeflossene Wassermenge M. Eine Multiplikation νοηΔΤ mit M ergibt die tatsächlich verbrauchte Wärmemenge .

In einem anderen System wird die Verdampfung einer geeigneten Flüssigkeit im Verlauf z.B. einer Heizperiode gemessen. D.h. die verdampfte Flüssigkeitsmenge dient als analoge Größe zum Wärmeverbrauch. Diese Flüssigkeit befindet sich in einem Röhrchen, das mit dem Heizkörper in gutem Wärmekontakt steht.

Beide Systeme haben Nachteile. Das erste System arbeitet zwar physikalisch einwandfrei und sehr genau, ist aber auf-

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wendig und aus Kostengründen nur für größere Wohneinheiten "brauchbar. Es könnte zwar die verbrauchte Wassermenge einfach gezählt werden. Aber die Bildung des Produkts mit der Temperaturdifferenz muß ständig über den ganzen zeitlichen Verlauf erfolgen, da sich die Temperaturdifferenz normalerweise mit der Zeit ändert. Eine Integration kann erst nach der Bewertung der Durchflußmenge mit der jeweiligen Temperaturdifferenz erfolgen. Das zweite System ist dagegen zwar sehr billig, aber physikalisch ungenau, da über die analoge Größe nur das Produkt aus der Temperatur des Heizkörpers und der Zeit, während der der Heizkörper die Flüssigkeit verdampfen läßt, gemessen wird, aber nicht die durch die Temperaturdifferenz zwischen Heizkörper und mehr oder minder kalter Umgebungsluft abgegebene Wärmemenge. Außerdem wird diese Messung dadurch verfälscht, daß bei starker Abkühlung der Umgebungsluft der Heizkörper ebenfalls abkühlt. Dadurch wird die Verdampfungsrate der Meßflüssigkeit gesenkt und ein scheinbar niedriger Verbrauch vorgetäuscht. Umgekehrt täuscht eine bereits wärme Umgebungsluft eine Wärmeabgabe des Heizkörpers vor.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile der bestehenden Systeme zu vermeiden und eine Meßeinrichtung für Wärmeverbrauch anzugeben, die eine direkte Anzeige über eine analoge Größe ermöglicht und dennoch hinreichend genau ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei einer Meßeinrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß mindestens ein Thermoelement, bei dem zwei Drähte aus unterschiedlichem Metall an zwei Stellen miteinander beispielsweise durch Löten verbunden sind, mit der einen Lötstelle an der Wärmequelle angebracht ist, während die andere mit dem Wärmeempfänger, insbesondere der Umgebungsluft eines Heizkörpers, derart thermisch verbunden ist, daß die im Thermoelement erzeugte thermoelektrische Spannung der

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Temperaturdifferenz zwischen Wärmequelle und Wärmeempfänger entspricht, daß mit dem Thermoelement ein zeitlich integrierendes Strommeßgerät verbunden ist, in dem die galvanische Abscheidung eines Metalls, die durch den von der thermo el ek tr isehen Spannung erzeugten elektrischen Strom verursacht wird, gemessen bzw. dargestellt wird.

Der durch die thermoelektrische Spannung erzeugte Strom ist proportional der Differenz der Temperaturen der Wärmequelle und des Wärmeempfängers, insbesondere von Heizkörper und zu erwärmender Umgebungsluft, und damit ein physikalisch richtiges Maß für die abgegebene Wärmemenge. Damit nur der Wärmefluß aus dem Heizkörper heraus an die Umgebung erfaßt wird, ist in einer vorteilhaften Ausgestaltung eine Gleichrichterdiode in den Stromkreis eingeschaltet. Die Integration dieses Stromes ist dann ein genaues Maß für die zeitlich aufgerechnete, von der Wärmequelle abgegebene Wärmemenge. Die Darstellung oder Zählung erfolgt ohne großen technischen Aufwand über eine analoge Größe. Eine erfindungsgemäße Meßeinrichtung vereinigt damit die Vorteile der beiden bekannten eingangs geschilderten Systeme - Genauigkeit und geringer technischer Aufwand und damit billiger Preis - , ohne deren Nachteile in Kauf nehmen zu müssen.

Weitere Einzelheiten einer erfindungsgemäßen Meßeinrichtung sollen sich anhand der Figuren der Zeichnung ergeben. Dabei sind in

Fig. 1 schematisch eine erfindungsgemäße Meßeinrichtung gezeigt, in
Fig. 2 die Anbringung an einen Heizkörper und in der

Fig. 3 eine vorteilhafte Ausgestaltung, wo mehrere Thermoelemente zu einer Thermosäule zusammengestellt sind.

In Fig. 1 bedeuten 1,2 und 3 metallische Drähte für ein Thermoelement, wobei 1 und 3 aus demselben Material, beispielsweise aus Eisen, und 2 beispielsweise aus Konstanten bestehen. Mit

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je einem Ende des Drahtes 2 an den Stellen bei 4 und 5 werden die Drähte 1 und 3 verlötet oder verschweißt. Wenn an den Stellen 4 und 5 unterschiedliche Temperaturen herrschen, entsteht dazwischen eine thermoelektrische Spannung. Zwischen den jeweils anderen Enden der Drähte 1 und 3 liegt die Reihenschaltung eines Strommeßröhrchens 6 und einer Diode 7. Die Diode 7 garantiert einen Strom in nur einer Richtung und verhindert damit, daß das Strommeßröhrchen 6 einen Strom mißt, der hei umgekehrter Temperaturdifferenz zwischen den Stellen 4 und 5 fließt, wenn beispielsweise bei einem Heizkörper die Umgebungsluft wärmer ist als der Heizkörper selbst. Das Strommeßröhrchen 6 enthält eine Metallsalzlösung wie beispielsweise Kupfersulfat zwischen zwei Metallelektroden. Ein durch das Strommeßröhrchen 6 fließender Strom läßt dann durch galvanische Abscheidung von Kupfer die Kathode wachsen. Der Zuwachs ist dann ein Maß für die geflossene Strommenge. Wenn darüber hinaus zumindest die Anode aus Kupfer besteht, arbeitet der Strom Kupfer von der Anode ab. Weil dadurch ständig Kupfer in die Kupfersulfatlösung nachgeliefert wird, bleibt die Messung linear.

Die Fig. 2 zeigt den Anbau der Meßeinrichtung an einen Heizkörper 8. Eine Löststelle bzw. Schweißstelle 4 des Thermoelements befindet sich in gutem Wärmekontakt mit dem Heizkörper 8, während die andere Stelle 5 in einem definierten Abstand vom Heizkörper 8, beispielsweise 10 cm, die Umgebungslufttemperatur repräsentiert. Mit der einen Stelle 4 ist auch das Strommeßröhrchen 6 untergebracht.

Die Fig. 3 zeigt die Anordnung von fünf Thermoelementen zu einer Thermosäule zur Erhöhung der Empfindlichkeit. Hier sind gleichartige Drahtpaare 1 und 2 hintereinander geschaltet, wobei die Lötstellen bzw. Schweißstellen abwechselnd bei 4 und 5 liegen. 6 ist wieder das Strommeßröhrchen mit der Diode

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In dieser Anordnung addieren sich die einzelnen thermoelektrischen Spannungen. Dadurch wird die Meßzeit verkürzt. Die Drähte 1,2,3, das Strommeßröhrchen 6 und die Diode 7 können Torteilhaft z.B. mit Weichplastik umpreßt werden. 5

Ein Zahlenbeispiel soll die Meßeinrichtung weiter erläutern. Es wird eine mittlere Temperaturdifferenz zwischen Heizkörper und Umgebungsluft unterhalb des Heizkörpers 8 von 1O⁰C angenommen. Ein einzelnes Thermoelement aus Eisen-Konstantandraht liefert eine thermoelektrische Spannung von 0,5 m V, so daß eine Thermosäule mit 20 Thermoelementen 10 mV liefert. Bei einem Innenwiderstand von etwa 500IIfür das Strommeßröhrchen 6 fließt dann ein Strom von 20 /üA. Darin baut dieser Strom durch galvanische Abscheidung einen Kupferstab von etwa 30 mm Länge auf, sofern diese Temperaturdifferenz während etwa 2.000 Std. aufrechterhalten bleibt. Da eine Heizperiode etwa 180 Tage mit 10 Stunden täglich dauert, wäre dann nach 1.800 Stunden das Strommeßröhrchen 6 zu 90$ ausgenutzt. Die Ablesegenauigkeit beträgt etwa 5$.

4 Patentansprüche
3 Figuren

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Claims (4)

Patentan s_ü_r ü £_h_e_

1.^Meßeinrichtung für den Verbrauch von Wärme, dadurch ekennzeich.net , daß mindestens ein Thermoelement, "bei dem zwei Drähte aus unterschiedlichem Metall an zwei Stellen miteinander "beispielsweise durch Löten verbunden sind, mit der einen Lötstelle (4) an der Wärmequelle angebracht ist, während die andere (5) mit dem Wärmeempfänger, insbesondere der Umgebungsluft eines Heizkörpers (8), derart thermisch verbunden ist, daß die im Thermoelement erzeugte thermoelektrische Spannung der Temperaturdifferenz zwischen Wärmequelle und Wärmeempfänger entspricht, daß mit dem Thermoelement ein zeitlich integrierendes Strommeßgerät (6) verbunden ist, in dem die galvanische Abscheidung eines Metalls, die durch den von der thermoelektrischen Spannung erzeugten elektrischen Strom verursacht wird, gemessen bzw. dargestellt wird.

2. Meßeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet , daß zur Erhöhung der thermoelektrischen Spannung mehrere Thermoelemente in einer Thermosäule angeordnet sind.

3. Meßeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß im Strompfad eine Diode (7) eingebaut ist, die bei Umkehrung des Temperaturgefälles, insbesondere wenn die Umgebungsluft wärmer ist als der Heizkörper (8), einen Strom in umgekehrter Richtung verhindert.

4. Meßeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da durch gekennzeichnet , daß das Thermoelement bzw. die Thermoelemente und/oder das Strommeßgerät (6) bzw. die Diode (7) beispielsweise mit Weichplastik umpreßt sind.

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