DE2901270A1

DE2901270A1 - Circulating liq. heat output measuring device - integrates product of flow rate and temp. difference across heat exchanger, e.g. for central heating radiators

Info

Publication number: DE2901270A1
Application number: DE19792901270
Authority: DE
Inventors: Walter Ing Grad Daniel; Albin Dipl Phys Dr Kehl; Willi Ing Grad Kragl; Friedrich Dipl Phys Dr Scharf
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1979-01-13
Filing date: 1979-01-13
Publication date: 1980-07-24

Abstract

The heat output measuring device determines the heat supplied to a heat exchanger (14) by a pumped, circulating liquid heating medium. The flow resistance through the heat exchanger can be varied by a valve (36), and two temp. monitors (38, 40) determine the temp. of the liquid before and after the heat exchanger. The product of the flow rate and the temp. difference is integrated. Two flow resistances (30, 32) are connected in the bypassline (22) for the heat exchanger between the two temp. monitoring points, controlled to obtain a given constant flow rate through the bypass line for all positions of the valve associated with the heat exchanger, so that an integrator (42) need only be connected to the two temp. monitors. Pref. the heat exchanger and the associated valve are connected across one flow resistance (30), with the other flow resistance (32) in series with it.

Description

WärmemengenmeßeinrichtungHeat quantity measuring device

Stand der Technik Die Erfindung geht aus von einer Einrichtung nach der Gattung des Hauptanspruchs. Es ist schon eine solche Einrichtung bekannt (DE-OS 26 31 809), bei welcher dem Integrator sowohl die Temperaturdifferenz zwischen den beiden Temperaturmeßstellen als auch die den Wärmeübertrager durchströmende Menge des umgepumpten Heizmediums als Eingangssignale zugeführt werden. Zu diesem Zweck ist ein Durchflußgeber in der über den Wärmeübertrager führenden Leitung des Heizmediums vorgesehen, welcher ein von der Strömung angetriebenes Flügelrad besitzt. Diese Anordnung ist nachteilig, weil der Integrator als zusätzliche Funktion eine Multiplikation zweier veränderlicher Größen durchführen muß und daher einen entsprechenden Schaltungsaufwand erfordert, und weil der Durchflußgeber der Verschmutzungsgefahr ausgesetzt und störanfällig ist.PRIOR ART The invention is based on a device the genre of the main claim. Such a device is already known (DE-OS 26 31 809), in which the integrator both the temperature difference between the both temperature measuring points as well as the amount flowing through the heat exchanger of the circulated heating medium are supplied as input signals. To this end is a flow transmitter in the heating medium pipe leading through the heat exchanger provided, which has an impeller driven by the flow. These The arrangement is disadvantageous because the integrator has a multiplication function as an additional function two mutable Must perform sizes and therefore a corresponding Requires circuitry, and because the flow transmitter of the risk of contamination is exposed and prone to failure.

Vorteile der Erfindung Die erfindungsgemäße Einrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß eine Multiplikationsstufe im Integrator entfällt, weil bei in der Zeiteinheit gleichbleibender Durchflußmenge des Heizmediums bereits die gemessene und integrierte Temperaturdifferenz der abgegebenen Wärmemenge proportional ist und zu deren Erfassung allein herangezogen werden kann.Advantages of the invention The device according to the invention with the characterizing Features of the main claim has the advantage that a multiplication stage in the integrator is omitted because the flow rate remains the same in the unit of time of the heating medium, the measured and integrated temperature difference of the delivered The amount of heat is proportional and can only be used to record it.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Einrichtung möglieh.The measures listed in the subclaims are advantageous Further training and improvements of the facility specified in the main claim possible

Ein einfacher Aufbau ergibt sich, wenn dem Wärmeübertrager und dem Ventil ein erster Strömungswiderstand parallel geschaltet und dieser Parallelschaltung ein zweiter Strömungswiderstand nachgeschaltet ist. Der erste Strömungswiderstand kann vorteilhaft als ein selbsttätig entgegen Federkraft öffnendes Überströmventil sein, während der zweite Strömungswiderstand vorteilhaft als Durchflußmengenbegrenzer ausgebildet ist.A simple structure results when the heat exchanger and the Valve a first flow resistance connected in parallel and this parallel connection a second flow resistance is connected downstream. The first flow resistance can be advantageous as an overflow valve that opens automatically against spring force while the second flow resistance is advantageous as a flow rate limiter is trained.

Zeichnung in Ausfihrungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung naher erläutert. Es zeigen Figur 1 ein schematisches Bild einer Heizungsanlage und Figur 2 die Kennlinien von Bauelementen der Anlage nach Figur 1.Drawing in Ausfihrungsbeispiel the invention is in the drawing shown and explained in more detail in the following description. FIG. 1 shows a schematic Image of a heating system and FIG. 2 the characteristic curves of the components of the system according to Figure 1.

Beschreibung der Erfindung Die Heizungsanlage nach Figur 1 hat einen Heizkessel 10, der iber einen 4-Wege-Mischer 12 ein Heizungsnetz mit Heizkörpern 14 versorgt. Das Heizungsnetz hat eine Vorlaufleitung 16, die über eine Pumpe 18 zu Verzweigungspunkten 20 führt, an die Netzteile 22 angeschlossen sind, welche jeweils einen zugeordneten WärmeüDertrager 14 enthalten und zu Verzweigungspunkten 24 in einer Rücklaufleitung 26 des Heizungsnetzes führen.Description of the Invention The heating system of Figure 1 has one Boiler 10, which iber a 4-way mixer 12, a heating network with radiators 14 supplied. The heating network has a flow line 16 which is fed via a pump 18 leads to junction points 20 to which power supply units 22 are connected, which each contain an associated heat transfer device 14 and to branch points 24 lead in a return line 26 of the heating network.

Jeder Netzteil 22 besteht aus einer Parallelschaltung von Wärmeübertrager 14 und einem ersten Strömungswiderstand 30, welcher als selbsttätig öffnendes überströmventil ausgebildet ist. Dieser Parallelschaltung ist ein zweiter Strömungswiderstand 32 nachgeschaltet, der als Durchflußbegrenzer ausgebildet ist. In der über den Wärmeübertrager 14 führenden Parallelzweigleitung 34 ist in Reihe mit dem Wärmeübertrager ein handbetätigtes Ventil 36 geschaltet, durch welches der Heizwasserdurchfluß durch den Wcrmeübertrager 14 eingestellt bzw. verändert werden kann. Anstelle des handbetätigten Ventils 36 könnte auch ein selbsttätig arbeitendes Thermostatventil vorgesehen sein. Die nachstehend anhand der Figur 2 näher erläuterten ennlinien der beiden Durchflußwiderstände 30 und 32 sind so gezählt, daß sich im Netzteil 22 ein konstanter Gesamtdurchfluß einstellt, der unabhängig von der jeweiligen Einstellung des Ventils 36 und dem davon abhängenden Durchsatz durch den Wärmeübertrager 14 ist.Each power supply unit 22 consists of a parallel connection of heat exchangers 14 and a first flow resistance 30, which as an automatically opening overflow valve is trained. This parallel connection is a second flow resistance 32 downstream, which is designed as a flow limiter. In the over the heat exchanger 14 leading parallel branch line 34 is a hand-operated one in series with the heat exchanger Valve 36 switched, through which the heating water flow through the heat exchanger 14 can be set or changed. Instead of the manually operated valve 36 an automatically operating thermostatic valve could also be provided. The below Characteristic curves of the two flow resistances 30 explained in more detail with reference to FIG and 32 are counted so that there is a constant in the power supply unit 22 Total flow adjusts, which is independent of the respective setting of the valve 36 and the throughput through the heat exchanger 14 is dependent thereon.

Am Anfang und am Ende eines jeden Leitungsnetzteils 22 sind Temperaturmeßwertgeber 38 und 40 vorgesehen, welche die Vorlauftemperatur des Heizwassers und die hinter dem Wärmeübertrager 14 sich einstellende Mischwassertemperatur erfassen und als Signal einem Integrator 42 eingeben.At the beginning and at the end of each line power supply 22 are temperature sensors 38 and 40 are provided, which the flow temperature of the heating water and the downstream the heat exchanger 14 to detect the adjusting mixed water temperature and as Input signal to an integrator 42.

Dieser integriert die ihm eingegebene Temperaturdifferenz über der Zeit, was entweder durch übliche elektronische Mittel oder vorzugsweise durch eine reversible elektrochemische Zelle erfolgen kann. Wegen des konstanten Wassermengendurchsatzes an den beiden Temperaturmeßstellen ist die integrierte Temperaturdifferenz der am Wärmeübertrager 14 übertragenen Wärme proportional, so daß bereits dieses Integrationsergebnis zur Anzeige der übertragenen bzw. verbrauchten Wärmemenge dienen kann. Die beiden Strömungswiderstände 30, 32, der Temperaturmeßwertgeber 40 und der Integrator 42 sind zu einer kómpakten Baueinheit 44 zusammengefaßt, die lediglich noch mit dem außenliegenden Temperaturmeßwert geb er 38 zu verbinden ist, dessen Lage verhältnismäßig unkritisch ist.This integrates the entered temperature difference over the Time, either by conventional electronic means or preferably by a reversible electrochemical cell can be made. Because of the constant flow of water at the two temperature measuring points the integrated temperature difference is the am Heat exchanger 14 transferred heat proportionally, so that this integration result can be used to display the amount of heat transferred or consumed. The two Flow resistors 30, 32, the temperature transducer 40 and the integrator 42 are combined to form a compact unit 44, which is only connected to the external temperature measured value he 38 is to be connected, the location of which is relatively is not critical.

Im Kennlinienbild nach Figur 2 ist der Druckabfall t p über dem Durchsatz m aufgetragen. Der als übertrömventil ausgebildete Strömungswiderstand 30 hat die Kennlinie 30a, der als Durchflußbegrenzer ausgebildete Strömungswiderstand 32 die Kennlinie 32a. Der Strömungswiderstand 32 begrenzt den Durchfluß durch den Heizungsnetzteil 22 auf etwa 1,5 m3/h. Für die richtige Funktion der Meßeinrichtung sind die Kennlinien 30a und 32a der beiden Strömungswiderstände 30 und 32 wichtig. Der Strömungswiderstand 32 hat die Aufgabe, den für die Messung relevanten Wasserdurchfluß innerhalb einer bestimmten Fehlergrenze konstant zu halten. Damit auch bei Drosselung des Verbraucherdurchsatzes durch das Ventil 36 der Nenn-Durchsatz an den Temperaturmeßstellen erreicht wird, muß die über den als überströmventil ausgebildeten Strömungswiderstand 30 führende Bypaßleitung die fehlende Wassermenge durch Öffnen des Überströmventils ausgleichen. Die Pumpe 18 muß so bemessen sein, daß bel geschlossenem Ventil 36 die Nenn-Hassermenge durch den Leitungsnetzteil 22 hindurchgeht.In the characteristic diagram according to FIG. 2, the pressure drop t p is over the throughput m applied. The flow resistance 30 designed as a transfer valve has the Characteristic curve 30a, the flow resistance 32 designed as a flow limiter Characteristic curve 32a. The flow resistance 32 limits the flow through the heating power supply 22 to about 1.5 m3 / h. The characteristic curves are essential for the correct functioning of the measuring device 30a and 32a of the two flow resistances 30 and 32 important. The flow resistance 32 has the task of determining the water flow relevant for the measurement to keep constant within a certain error limit. This also applies to throttling the consumer throughput through the valve 36 the nominal throughput at the temperature measuring points is reached, the flow resistance designed as an overflow valve must 30 leading bypass line the missing amount of water by opening the overflow valve balance. The pump 18 must be dimensioned so that the valve 36 is closed the nominal amount of haters passes through the line power supply 22.

Die Parallelzweigleitung 34 hat bei geöffnetem Ventil 36 eine tp-m-Charakteristik nach der Kennlinie 34a, die bei Drosselung des Wasserdurchflusses durch das Ventil 36 in die Kennlinie 34b übergeht. Bei Parallelschaltung des Strömungswiderstandes 30 zum Wärmeübertrager 14 addieren sich bei jeweils gleichem Druckabfall ß p die Durchsätze m, so daß aus den Kennlinien 30a und 34a die Kennlinie e entsteht. Durch die Zuschaltung des Strömungswiderstandes 32 addieren sich bei jeweils gleichen Durchsätzen m die Kennlinien e und 32a, wodurch sich die Kennlinie 22a des Leitungsnetzteils 22 ergibt. Bei Drosselung der Parallelzweigleitung 34 durch das Ventil 36 ergibt sich durch Addition der Kennlinien 30a, 34b und 32a die Kennlinie 22b des Leitungsnetzteils 22. Diese Kennlinie 22b weist oberhalb eines bestimmten Druckabfalles 4 p, im Ausführungsbeispiel ca. 1,4 mWS, denselben Durchsatz m auf wie die Kennlinie 22a, die dem voll geöffneten Ventil 36 entspricht. Die Pumpe 18 ist daher so zu bemessen, daß sie bei dem konstanten Nenn-Durchsatz m von ca. 1,5 m3/h und pro Leitungsnetzteil 22 einen Druckabfall zwischen dem am weitesten von der Pumpe abliegenden Verzweigungspunktepaar 20, 24 von mindestens 1,4 mWS zu überwinden vermag.The parallel branch line 34 has a tp-m characteristic when the valve 36 is open according to the characteristic curve 34a, which occurs when the water flow through the valve is throttled 36 merges into the characteristic curve 34b. With parallel connection of the flow resistance 30 to the heat exchanger 14 add up to the same pressure drop ß p Throughputs m, so that the characteristic curve e arises from the characteristic curves 30a and 34a. By the connection of the flow resistance 32 add up each time the same Throughputs m the characteristic curves e and 32a, whereby the characteristic curve 22a of the line power supply 22 results. When the parallel branch line 34 is throttled by the valve 36 By adding the characteristic curves 30a, 34b and 32a, the characteristic curve 22b of the line power supply unit 22. This characteristic curve 22b has above a certain pressure drop 4 p, in the exemplary embodiment approx. 1.4 mWS, the same throughput m as the characteristic curve 22a, which corresponds to the fully open Valve 36 corresponds. The pump 18 is therefore to be dimensioned so that they at the constant Nominal throughput m of approx. 1.5 m3 / h and a pressure drop per line network part 22 between the branch point pair furthest from the pump 20, 24 of at least 1.4 mWS is able to overcome.

Beim Ausführungsbeispiel hat die Pumpe 18 die Kennlinie 18a, bei welcher sich ein oberhalb des kritischen Druckabfalls von 1,4 mWS liegender Arbeitspunkt A des Leitungsnetzteils 22 ergibt.In the exemplary embodiment, the pump 18 has the characteristic curve 18a, in which an operating point above the critical pressure drop of 1.4 mWS A of the line power supply 22 results.

Der Integrator 42 ist auf die konstante Durchflußmenge von 1,5 m3/h abgestellt. Zur Erfassung der an dem Wärmeübertrager abgegebenen Wärmemenge wird lediglich die Differenz der von den beiden Temperaturmeßwertgebern 38 und 40 ermittelten Temperatur über der Zeit addiert. Das Ergebnis dieser Addition ist der abgegebenen Wärmemenge proportional und kann unmittelbar für die Meßanzeige ausgewertet werden, so daß ein weiterer Multiplikationsvorgang der Temperaturdifferenz mit der Heizwasser-Durchflußmenge entfällt.The integrator 42 is set to the constant flow rate of 1.5 m3 / h switched off. To record the amount of heat given off at the heat exchanger only the difference between the values determined by the two temperature sensors 38 and 40 Temperature added over time. The result of this addition is the given Heat quantity proportional and can be evaluated directly for the measurement display, so that another process of multiplying the temperature difference with the heating water flow rate not applicable.

Claims

Claims {X device for measuring the heat produced by a circulated delivering liquid heating medium to a heat exchanger, aessen flow resistance can be changed by a valve, with two temperature sensors, of which the one upstream and the other downstream of the heat exchanger the temperature of the heating medium detected, and with an integrator, which is the product of the measured temperature difference and the flow rate are integrated over time and the measurement result obtained in this way evaluable holds, characterized in that between the two temperature measuring points lying power supply unit (22) for the heating medium at least two i flow resistances (30 and 32) are arranged, which are matched to the heat exchanger (14) in this way are that the correspondingly sized pump (18) in all positions of the heat exchanger (14) associated valve (36) per unit of time a certain, constant flow rate the heating medium pumps through said line network part (22), and that the integrator (42) is controlled solely by the temperature sensors (38, 40) and the measurement result forms based on the constant flow rate.

2. Device according to claim 1, characterized in that the heat exchanger (14) and the valve (36) a first flow resistance (30) connected in parallel and this parallel connection is followed by a second flow resistor (32) is.

3. Device according to claim 2, characterized in that the dem Heat exchanger (14) first flow resistor (30) connected in parallel has a resistance value which is about 0.5 to 3 times as large as the flow resistance through the heat exchanger (14) with the valve (36) fully open.

4. Device according to claim 2 or 3, characterized in that the first flow resistance (30) connected in parallel to the heat exchanger (14) is an automatically opening spring-loaded overflow valve.

5. Device according to one of claims 2 to 4, characterized in that that the parallel connection of the first Strönu.gs.iderstand (30) and heat exchanger (14) downstream second flow resistance (32) as a flow regulator acting, the flow rate is preferably limited to that value at which the heat exchanger (14) when the valve (36) is fully open with its nominal amount of water is applied.

6. Device according to one of claims 2 to 5, characterized in that that the two flow resistances (30 and 32), the integrator (42) and the one Temperaturmeßwertgeber (40) are combined into a compact unit (44).

7. Device according to one of the preceding claims, characterized in that that the two temperature sensors (38 and 40) are designed as thermocouples and the integrator (42) designed as an electrochemical coulomb meter and supply it with power independently of the battery.