DE2911836C3 - Elektrische Schaltung für einen Wärmeverbrauchszähler - Google Patents

Description

Die Heizkostenverteilung läßt sich mit Hilfe elektri scher bzw. elektronischer Wärmeverbrauchszähler durchführen. Dabei werden elektrische Meßfühler für 'femperaturmessungen verwendet.

Solche Wärmeverbrauchszähler haben mehrere Vorteile. Unter anderem läßt sich der Wärmeverbrauch einer Wohnung an einer Stelle, die außerhalb der Wohnung liegt, ermitteln, ähnlich wie beim Elektrozähler. Der Nachteil der elektrischen Messung liegt darin, daß die Leitungen, die zu den Temperaturfühlern führen, in der Wohnung verlegt sind und unabsichtlich oder absichtlich beschädigt werden können. Es können auch Eingriffe in die Stromkreise erfolgen, die eine Herabsetzung des angezeigten Wärmeverbrauchs zum Ziel haben.

Die elektrischen Leitungen lassen sich mit einem vertretbaren Aufwand vor solchen Eingriffen nicht schützen.

Die Möglichkeit der Beeinflussung der Meßergebnisse kann rechtliche Folgen haben, um so mehr, als bei der Heizkostenverteilung die Verfälschung der Meßergebnisse bei einem Mieter bzw. Wohnungseigentümer zu Mehrbelastungen der anderen Mieter bzw. Wohnungseigentümer führt.

Die Aufgabe der hier beschriebenen Erfindung ist es, die Möglichkeit der Verfälschung der Meßergebnisse weiteehend auszuschließen.

Dabei wird zuerst festgestellt daß im Störungsfall

eine Alarmmeldung in der Wohnung allein nicht ausreichend ist, da der Bewohner entweder nicht daran interessiert ist, die Störung zu melden oder abwesend sein kann.

Eine Störungsmeldung an einer Stelle außerhalb der Wohnung ist auch nicht zufriedenstellend, da eine längere Zeit verstreichen kann zwischen dem Eintritt ■;o der Störung und deren Behebung.

Zur Lösung des Problems bei einer Schaltung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 schlägt die Erfindung die dort gekennzeichneten Maßnahmen vor.

A b b. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Der Strom für die Ansteuerung des Heizkörperventils V kann manuell oder automatisch eingestellt werden, um die gewünschte Raumtemperatur zu erreichen.

Dieser Strom fließt in einem relativ niederohmigen Stromkreis über die Dioden D 3, Dl und die elektrische Weiche W. Die Diode D 2 ist gesperrt, der Temperaturfühler TFist stromlos.

Der Aufbau der Weiche braucht hier nicht näher beschrieben zu werden, da solche Schaltungen allgemein bekannt sind. Hierfür kann z. B. ein Relais mit Umschaltekontakt verwendet werden oder eine dieses Relais ersetzende Transistorschaltung.

Die Diode D 3 überbrückt den Widerstand R, so daß dieser keinen nennenswerten Einfluß auf den Strom für

die Ansteuerung des Heizkörpei-ventils hat

Für die Temperaturmessung wird die Weiche W umgestellt, wodurch eine Umpolung stattfindet.

Durch die umgekehrte Polarität sperren jetzt die Dioden D1, D 3 und öffnet die Diode D 2.

Der Strom fließt in entgegengesetzter Richtung über die Weiche W, den Temperaturfühler TF, die Diode D 2 und den Widerstand R. Dieser Stromkreis ist hochohmiger als der vorher erwähnte.

Die Temperatur kann jetzt durch die Messung des Spannungsabfalls auf dem Widerstand R ermittelt werden.

Als Temperaturfühler können z. B. ein temperaturabhängiger Widerstand oder eine temperaturabhängige Konstantstromquelle verwendet werden.

Die Diode D 2 kann entfallen, wenn die Konstantstromquelle so aufgebaut ist, daß sie in einer Richtung keinen oder nur einen geringen Strom durchläßt bzw. wenn der temperaturabhängige Widerstand so hochohmig ist, daß durch ihn fließender Strom die Funktion des HeizköTperventils nicht beeinträchtigt. Die Diode D 4 ist eine übliche Schutzdiode, die induktive Überspannungen verhindert

Die Steuerung des Systems kann mit Hilfe festverdrahteter Logik oder mit Hilfe eines Mikroprozessors bzw, Rechners erfolgen.

Die auf dem Widerstand R gemessene Spannung, die von der Temperatur des Meßfühlers abhängig ist, kann mit Hilfe einer Abtast- und Halteschaltung festgehalten werden.

Solche Schaltungen sind'allgemein bekannt. Zwischen dem Widerstand R und der Abtast- und Halteschaltung kann ein Vorverstärker eingesetzt werden, um den Signalpegel oder die Genauigkeit zu erhöhen..

Während die Weiche W für die Temperaturmessung umgeschaltet ist, erzeugt die Steuerung einen Abtastimpuls für die Abtast- und Halteschaltung, wodurch diese Schaltung den Temperaturmeßwert übernimmt und bis zur nächsten Abtastung behält

Nach dieser Übernahme wird die Weiche W für den Antrieb des Heizkörperventils umgestellt, das Temperaturmeßergebnis bleibt in der Abtast- und Halteschaltung erhalten. Von dort wird dieser Wert zum Wärmeverbrauchszähler weitergegeben. Da die Abtast- und Halteschaltung nur eine kurze Zeit für die. Übernahme des Meßwertes benötigt (z.B. 100μβε^ und diesen Meßwert über viel längere Zeit ohne nennenswerte Veränderung speichern kann (z B. 1 Sekunde), kann die Umpolung für die Temperaturmessung so kurz dauern und m so großen Zeitabständen vorgenommen werden, daß das Heizkörperventil entweder gar nicht oder nur geringfügig reagiert. Bedingt durch die große Trägheit des Heizsystems sind Temperaturmessungen in Zeitabständen in der Größenordnung von Sekunden oder sogar Minuten völlig ausreichend.

Durch die sehr kurz dauernden und in großen Zeitabständen stattfindenden Temperaturmessungen im umgepolten Zustand entstehen praktisch keine Beeinträchtigungen der Heizkörpertemperatur.

Anstelle der Abtast- und Halteschaltung kann auch ein Analog-Digital-Wandler verwendet werden. Die digitalisierten Meßergebnisse können in diesem Falle in einem Digitalspeicher, z. B. in dem RAM-Speicher eines Mikroprozessors, festgehalten werden.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß der zur Umschaltung der Polaritäten vorgesehene Schaltkreis (Weiche W, A b b.!) für eine so langsame Umschaltung ausgelegt ist daß in den an die Leitungen angeschlossenen Stromkreisen keine

nennenswerten Überspannungen bzw. Stromstöße oder Einschwingvorgänge auftreten.

Dies läßt sich z. B. durch Verwendung von entsprechend großen Kondensatoren in dem mit Hilfe von Transistoren aufgebauten Umschalte-Schaltkreis reali-

!0 sieren. Der. Strom wird nicht abrupt, sondern langsam verändert es entstehen nur geringe induktive Überspannungen

Durch diese Maßnahme kann die Schutzdiode D 4 (A b b. 1) entfallen.

Der Vorteil der Schaltung gemäß der Erfindung liegt darin, daß eine Beeinträchtigung der L?^:fungen für die Temperaturmessung gleichzeitig den iiromkreis des elektrisch gesteuerten Heizkörperventils betrifft und zwar so, daß dadurch das Heizkörperventil geschlossen wird. Der betroffene Heizkörper wird abgeschaltet.

wodurch zwei wichtige Ziele erreicht werden: 1. De>· Bewohner ist selbst daran interessiert, den ursprünglichen Zustand wieder herzustellen. 2. Es entstehen keine unerfaßten Gebühren.

Es muß dafür gesorgt werden, daß die Leitungen zwischen dem Temperaturfühler und dem Heizkörperventil gegen Eingriffe geschützt sind, was aber wegen ihrer geringen Entfernung einfach realisierbar ist, im Gegensatz zur Schutzmöglichkeit für die gesamte in der Wohnung befindliche Leitungslänge.

Zu den Eingriffs- oder Beschädigungsmöglichkeiten an den Leitungen gehören:

1. Unterbrechung,

2. Kurzschluß,

3. Einfügen eines elektrischen Widerstandes parallel,

4. Einfügen eines elektrischen Widerstandes seriell,

5. Ersatz- bzw. Simulationsschaltungen, die in die Leitungen eingebaut werden können.

Bei Verwendung der Schaltung gemäß der Erfindung wird in den Fällen 1 und 2 der Heizkörper abgeschaltet. Im Falle 3 kann ein elektrisch betätigbares Heizkörperventil mit einer unterteilten Wicklung verwendet werden. Für jeden Temperaturfühler und jede Teilwicklung wird eine Schaltung wie in der A b b.l aufgebaut.

Die Wicklungen sind so bemessen, daß das Ventil nur bei Beaufschlagung aller Wicklungsteile anspricht. Bei Störung im Stromkreis eines Wicklungsteils schließt das Ventil.

Auch die Verwendung mehrerer parallel oder seriell verbundener Temperaturfühler je Heizkörper ist möglich.

Ein zusätzlicher Vorteil der oben beschriebenen Schaltungen liegt darin, daß die Temperaturfühler nur impulsweise arbeiter! und dadurch ihre Eigenerwärmung sehr gering ist. Damit ist höhere Meßgenauigkeit möglich.

Außerdem ist bei Verwendung einer zentralen Elektroventilsteuerung die Verkabelung für die Temperaturfühler des Wärmeverbrauchszählers dieselbe wie für die Ventile, d. h. es entsteht ein geringerer Verkabelungsaufwand.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Elektrische Schaltung für einen Wärmeverbrauchszähler mit mindestens einem im Bereich jeweils eines Heizkörpers angeordneten Temperaturfühler, dessen Meßwerte mittels einer Übertragungsleitung elektrisch dem Wärmeverbrauchszäh- · ler zugeleitet werden, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizkörper zur Vorgabe des Wärmezuf.usses ein elektrisch betätigbares Ventil aufweist, daß die für die Betätigung dieses Ventils erforderliche elektrische Leistung mit Hilfe derselben Übertragungsleitung zuführbar ist, die auch die Temperaturfühler-Meßwerte überträgt, und daß das Ventil so geschaltet ist daß es beim Ausbleiben der zu seiner Betätigung erforderlichen elektrischen Leistung schließt.

2. Elektrische Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der dem Ventil zugeordnete Stromkreis und der dem Temperaturfühler zugeordnete Stromkreis für unterschiedliche Durchlaßrichtungen ausgelegt sind und daß die an der Übertragungsleitung anstehende Polarität für die Übertragung von Meßwerten des Temperaturfühlers zeitweise in die diesem Stromkreis entsprechende Durchlaßrichtung umschaltbar ist. .

3. Elektrische Schaltung nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der vom Temperaturfühler über die Übertragungsleitung geleitete elektrische Meßwert direkt oder über einen Vorverstärker einem Speicher zugeführt wird, der entweder den Meßwert mit Hilfe einer Abtast- und Halteschaltung analog oder mit Hilfe eines Analog-DigiteJ-Wandlers digital speichert.

4. Elektrische Schaltung nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein zur Umschaltung der Polaritäten vorgesehener Schaltkreis für eine so langsame Umschaltung ausgelegt ist, d&ß in den an die Übertragungsleitung angeschlossenen Stromkreisen keine nennenswerten Überspannungen oder Stromstöße auftreten.

5. Elektrische Schaltung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die für die Temperaturmessungen im Stromkreis des Temperaturfühlers verwendeten Widerstände zumindest teilweise mit Dioden überbrückt sind, deren Durchlaßrichtung der Richtung des Stromflusses bei Beaufschlagung des Ventils entspricht

6. Elektrische Schaltung nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß der Spannungsversorgungsteil einen mit der Übsrtra*'im^<rsleit!in^CT verbindbar**¹! PHifspannungsausgang enthält und daß der sich bei Beaufschlagung der Übertragungsleitung mit dieser Prüfspannung ergebende Spannungs- oder Stromwert auf eine Soll-Ist-Wert-Vergleichsschaltung geschaltet ist

7. Elektrische Schaltung nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß die Wicklung des Ventils in mehrere Teile unterteilt ist, daß jedem Wicklungsteil ein Meßfühler und eine Übertragungsleitung zugeordnet ist, daß die Meßfühler an unterschiedlichen Meßstellen angeordnet sind und daß die Wicklungsteile so bemessen sind, daß das Ventil nur bei Beaufschlagung aller dieser Wicklungsteile anspricht.