-
Anordnung zum Erfassen der Warmwasserkosten
-
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Erfassen der Warmwasserkosten
mehrerer Verbraucher.
-
Zur Ermittlung der Warmwasserkosten ist einerseits eine Messung der
entnommenen Wassermenge, als auch andererseits die Messung der Wassertemperatur
erforderlich. Für die Energiekostenabrechnung ist eine Berücksichtigung der jeweiligen
Temperaturdifferenz zwischen Frischwasserzulauf und Temperatur eines zentralen Wärmeaustauschers
erforderlich.
-
Für die Warmwassermessung in Gebäuden mit zentraler Wasserversorgung,
wie beispielsweise in Wohnblöcken oder Bürohäusern, müssen zur Ermittlung des Warmwasserverbrauches
bzw. Warmwasserkosten die vorstehend erwähnten Messungen durchgeführt werden. Dies
erfolgt aber bis heute nicht mit der wünschenswerten Vollständigkeit. Vielmehr erfolgt
die Warmwassermessung nahezu ausschließlich durch Durchflußmengen-Zähler, die an
Zapfstellen in den Gebäuden bzw.
-
Wohnungen installiert sind. Auf eine Messung der Wassertemperatur
und deren Berücksichtigung als Multiplikationsfaktor
bei der Warmwasserkostenbestimmung
wird, obwohl Kombinationen aus Mengenmesser und Temperaturmesser bekannt sind, verzichtet,
da derartige Einrichtungen sehr aufwendig und kostspielig sind, daß sie in keinem
wirtschaftlichen Verhältnis zu den gemessenen Warmwasserkosten stehen.
-
Bei mehr als einer Steigleitung in einem Gebäude ist eine zentrale
Ablesung der Meßwerte nicht gegeben. Ohne gleichzeitige Messung der Wassertemperatur
werden Kleinverbraucher benachteiligt, da eine größere Menge abgekühlten Wassers
in den Leitungen steht, die bis zum Austreten von warmen Wasser ausgelassen werden
muß, dabei jedoch gemessen wird.
-
Da eine zeitliche Zuordnung zwischen der Warmwassermessung und der
Messung der Temperaturdifferenz zwischen Frischwasser und Austauschertemperatur
nicht gegeben ist, ist eine Warmwasserkostenaufstellung mit zusätzlichen Unsicherheiten
behaftet.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Warmwassermesser in
Wohnungen mit anteiliger Heizkostenaufteilung so auszugestalten, daß er dem Einsatzzweck
wirtschaftlich und meßtechnisch angemessen ist und die Nachteile der bisherigen
Vorrichtungen vermieden werden.
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß an jeder Warmwasserzapfstelle
eine eSktronische Erfassungsschaltung und eine Drossel vorgesehen sind, wobei mittels
der Drossel der Warmwasserdurchfluß konstant gehalten wird, daß die elektronische
Erfassungsschaltung einen Temperaturtransducer enthält, der einen mit der Temperatur
linear sich verändernden eingeprägten Strom abgibt, und einen temperaturabhängigen
Meßstromschalter, der nach Erreichen einer vorgewählten Temperaturschwelle einen
Meßstrom auf einen Knotenpunkt schaltet, an den eine zentrale Auswerteschaltung
mit einer Anzeigevorrichtung angeschlossen ist.
-
Es wird somit nicht ein Integral der Wassermenge bei konstant angenommener
Temperatur über die Zeit gebildet, sondern ein Integral der tatsächlichen Wassertemperaturen
bei konstant angesetztem Wasserfluß über die Zeit.
-
Die erfindungsgemäße Anordnung weist den Vorteil auf, daß eine zentrale
Ablesung aller in einer Wohnung gezapften Warmwassermengen möglich wird.
-
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Drossel
aus einem Material gefertigt, das durch Oberflächenbeschaffenheit und Zusammensetzung
schädliche Ablagerungen verhindert. Die Genauigkeit der Warmwassermengenmessung
wird dadurch über lange Zeit konstant gehalten. Als besonders vorteilhaft hat sich
Tetrafluoräthylen als Werkstoff für die Drossel erwiesen.
-
Bei Verwendung eines integrierten Temperaturtransducer als Temperaturfühler
ist es vorteilhaft, wenn dieser Strom an einem Widerstand einen Spannungsabfall
erzeugt, der über eine spannungsempfindliche Kippstufe einen Stromschalter betätigt.
-
Als zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung enthält die Auswerteschaltung
(Summiereinrichtung) eine Multiplizierschaltung, mittels der die jeweilige Leitungswassertemperatur
bei der Temperaturmessung berücksichtigt werden kann.
-
Eine geeignet vorgegebene Temperaturschwelle gewährleistet, daß nur
die Temperatur des Wassers mit nutzbarem Wärmeinhalt, nicht jedoch unverwertetes
Vorlauf-Wasser bei der Messung berücksichtigt wird. Außerdem wird damit die Meßhysterese
klein und damit die Genauigkeit groß gehalten.
-
Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung eines Ausführungsbeispieles. Es zeigt:
Fig. 1 eine
Zapfstelle mit der erfindungsgemäßen Drosselstelle und dem Temperaturtransducer,
Fig. 2 eine elektrische Schaltung mit Temperaturtransducer, Fig. 3 eine elektrische
Schaltung für eine wohnungs-zentrale Summiereinrichtung, Fig. 4 ein Blockschaltbild
für die Warmwassermessung in einem mit der erfindungsgemäßen Anordnung ausgestatteten
Gebäude.
-
Da die Warmwassermessung gemäß der Erfindung als Integral der Temperatur
über die Zeit bei konstant gehaltenem Wasserfluß erfolgt, sind zwei'Maßnahmen vorrangig:
Konstanthalten des Wasserflußes und Messung der Temperatur.
-
Eine Drosselstelle 1 ist gemäß Fig. 1 in der Nähe eines Wasserauslasses
2 eingebaut und dient der Begrenzung des maximalen Wasserausflusses aus einem Hahn
3. Die Drossel 1 hat eine solche Form und besteht aus einem solchen Material, daß
sich Fremdkörper auf ihr schwer absetzen können. Damit bleibt der maximale Wasserfluß
über lange Zeit konstant.
-
Das Wasser kommt aus einer Steigeleitung 4, durchströmt die Drossel
1 und erreicht einen Rohrmantel 5, in den ein Temperaturtransducer:6 eingebaut ist.
Über eine Leitung 7 ist der Temperaturtransducer mit einer erfindungsgemäßen Erfassungsschaltung
8 verbunden.
-
Die Funktion dieser Einrichtung ist folgende: Nach Öffnen des Hahnes
3 fließt eine durch die Drossel 1 begrenzte Wassermenge aus dem Hahn 3, da die Drossel
1 die vom Wasserdruck in der Steigeleitung 4 hervorgerufene Wassergeschwindigkeit
herabsezt . Der Wasserausfluß ist nahezu konstant, wenn der Hahn voll geöffnet wird.
Letzteres ist bei Warmwasserzapfstellen üblicherweise der Fall, da man das wertvolle
warme Wasser nicht in dünnem Strahl weglaufen lassen wird, sondern sich schnellmöglich
eine gewünschte Menge
warmen Wassers von gewünschter Temperatur
dadurch herstellt, daß man sowohl warmes als auch kaltes Wasser in einem Gefäß mischt.
-
Das Warmwasser heizt den Mantel 5 mit dem Temperaturtransducer 6 auf.
Der Mantel 5 ist so ausgebildet, daß der Temperaturtransducer 6 schnell die Temperatur
des Warmwassers annimmt. Der Mantel 5 ist so angeordnet, daß er sich nach Schließen
des Hahnes 3 und damit des Stoppens des Wasserflusses möglichst schnell wieder abkühlt.
-
Die Erfassungsschaltung 8 besteht gemäß Fig. 2 aus einem mit dem Lichtnetz
verbundenen Transformator 9, der über einen Brückengleichrichter 10 Siebkondensatoren
11 auflädt und positive und negative Versorungsspannungen auf Stromschienen 12,
13 abgibt, bezogen auf eine Nullschiene 14. Der Temperaturtransducer 6 ist über
einen Widerstand 15 mit der positiven Stromschiene 12 verbunden und über einen Widerstand
16 mit der NullschEne 14. Parallel hierzu liegt die Kombination aus Zenerdiode 17,
PNP-Darlington-Transistor 18 und Relais 19. Dabei ist die Basis des Transistors
18 mit einem Knotenpunkt 20 zwischen Widerstand 15 und Transducer 6 verbunden. Der
Ausgang des Transducers 6 geht nicht nur auf den Widerstand 16, sondern weiterhin
auf einen Widerstand 21, der über einen zum Relais 19 gehörenden Schalter 22 zu
einem Knotenpunkt 23 führt, an den eine Auswerteschaltung 24 angeschlossen ist.
Von der negativen Stromschiene 13 wird über einen Vorwiderstand 25 und eine Zenerdiode
26 eine stabilisierte negative Spannung abgeleitet, die über einen Widerstand 27
den positiven Strom über den Widerstand 21 kompensieren kann, der zum Knoten 28
führt.
-
Die Funktion der Schaltung ist folgendermaßen: Der Temperaturtransducer
6 gibt gemäß seiner Temperatur einen eingeprägten Strom vor, der über den Widerstand
15 und den Widerstand 16 von der positiven Stromschiene 12 zur
Nullschiene
14 fließt. Ein Teil des Stromes flieBt weiterhin dber den Widerstand 21 in den Knoten
28 und wird dort über den Widerstand 27 von negativen Strom teilweise oder ganz
kompensiert.
-
Am Widerstand 15 tritt gemäß der Höhe des Stromes und der zu ihr linear
veränderten Temperatur ein Spannungsabfall auf, der am Knotenpunkt 20 abgenommen
wird und den Transistor 18 steuert. Erreicht der Spannungsabfall am Widerstand 15
eine solche Größe, daß die von Zenerdiode 17 und Basis-Emitterstrecke des Transistors
18 vorgegebene Schwellspannung überschritten wird, so beginnt der Transistor 18
leitend zu werden. Bei einem gewissen Strom durch diesen Transistor 18 schaltet
das Relais 19. Damit ist eine exakte Temperaturschwelle gegeben, bei der der Schalter
22 vom Relais 19 geschaltet wird. Die Höhe dieser Temperatur ist über den Widerstand
15 in Zusammenwirken mit der Zenerdiode 17 einzustellen. Die Empfindlichkeit kann
genügend hoch gewählt werden, indem der Widerstand hochohmig gemacht wird. Das ist
möglich, da der den eingeprägten Strom vorgebende Temperaturtransducer 6 Spannungen
bis zu 30 Volt vertragen kann.
-
Mit dem Schließen des Schalters 22 bei einer bestimmten Temperatur
fließt der vom Temperaturtransducer 6 abgegebene Strom von dem Knoten 28 über den
Schalter 22 in den Knotenpunkt 23. Der Knotenpunkt 23 wird von der Auswerteschaltung
24 virtuell auf IJull-Volt gehalten. Bei geschlossenem Schalter 22 wird damit der
vom Temperaturtransducer 6 bestimmte Strom im Verhältnis der Widerstände 16, 21
aufgeteilt, die dann beide zum Null-Potential führen. Der Strom über den Widerstand
27 läuft bei geschlossenem Schalter 22 ebenfalls in den Knotenpunkt 23 und damit
nach Null-Volt. Er kompensiert den positiven Strom über den Widerstand 21. Durch
geeignete Kombination dieser drei Widerstände 16, 21, 27 läßt sich erreichen, daß
der Strom in den Knotenpunkt 23 etwa bei OOC zu Null werden würde, wäre der Schalter
22 dann noch geschlossen.
Die Ströme in die Auswerteschaltung 24
sind somit auf OOC oder einen sonst sinnvollen Ausgangspunkt der Temperaturmessung
zu beziehen. Die Größe des positiven Stromes kann gemäß den Erfordernissen des Wasserauslasses
2 angepasst werden. Damit lassen sich vorgegebene Ausflußmengen, Lage des Wasserauslasses
usw. berücksichtigen. ZweckmäBigerweise werden die Widerstände 16, 21 relativ hochohmig
gewählt, damit die Spannungsabfälle insbesondere am Widerstand 16 groß sind. Dadurch
lassen sich dann die MeBfehler, die durch nicht exaktes Übereinstimmen der Nullpotentiale
an der Nullschiene 14 und in der Auswerteschaltung 24 auftreten können, praktisch
unwirksam machen.
-
Die Auswerteschaltung 24 gemäß Fig. 3 weist als Eingang den Knotenpunkt
23 auf, in den alle, an die Auswerteschaltung 24 angeschlossenen Erfassungsschaltungen
8 Strom liefern.
-
Diese Ströme sind stets positiv, da die Erfassungsschaltungen so eingerichtet
sind, daß der Schalter 22 erst dann schließt, wenn der negative Strom über den Widerstand
27 den positiven Strom über den Widerstand 21 nicht mehr vollständig kompensieren
kann. Der Knotenpunkt 23 ist zugleich Eingang eines handelsüblichen integrierten
Spannungs-Impuls-Umsetzers 29, der dafür sorgt, daß ein in eine angeschlossene Kapazität
30 eingeflossener positiver Strom immer wieder kompensiert wird. Dadurch bleibt
der Knotenpunkt 23 virtuell auf Null-Volt.. Die integrierte Schaltung 29 nimmt die
Kompensation bei den meisten Ausführungsformen dieser Art dadurch vor, daß über
eine Leitung 31 ein geschalteter Stromstoß konstanter Amplitude und exakter Zeitdauer
auf den Knotenpunkt 23 geführt wird. Die Länge dieses Stromstosses wird dabei von
einem RC-Glied 32 festgelegt. Jedesmal dann, wenn ein kompensierender Impuls in
der Schaltung 29 erzeugt wird, tritt auf der Ausgangsleitung 33 ein Impuls auf,
dessen Impulsfolgefrequenz mittels eines Teilers 34 herabgesetzt wird, um die verlangsamte
Impulsfolge im Zähler 35 zu zählen und mit einer Anzeigevorrichtung 36 zur Anzeige
zu bringen. Der Spannungs-Impuls-Umsetzer 29 weist eine Eingangsleitung 37 auf,
die eine Zuführung einer Korrekturöße
ermöglicht. Mittels dieser
Korrekturgröße kann z. B. die Impulsdauer des Kompensations-Impulses für den Knoten
punkt 23 verändert werden. So ist eine Multiplikation der Eingangsgröße des in den
Knotenpunkt 23 einfließenden Stromes mit einer extern vorgegebenen Größe möglich.
-
Eine Anordnung von Auswerteeinrichtungen innerhalb eines Gebäudes
gemäß Fig. 4 zeigt z. B. innerhalb von Wohnungen die dort angebrachten Erfassungsschaltungen
8, die jeweils auf die Auswerteschaltungen 24 führen. An zentraler Stelle des Hauses
ist der Wärmeaustauschev38 eingebaut. Ihm wird kaltes Leitungswasser über eine Leitung
39 zugeführt. Ein Temperaturfühler 40 mißt die Temperatur des kalten Leitungswassers.
Eine Umsetzschaltung 41 erzeugt daraus eine Meßgröße etwa der als Spannung, oder
als Strom, die über einen Verstärker 42 an eine Leitung 43 weitergegeben wird. Die
Leitung 43 kann als Ringleitung ausgebildet sein und dann die der Leitungswassertemperatur
entsprechende Korrekturspannung an die Eingänge 36 der Spannungs-Impuls-Umsetzer
29 in den Auswerteschaltungen 24 führen. Auf die Weise ist die Berücksichtigung
der jeweils vorliegenden Leitungswassertemperatur bei der Erfassung der Warmwassermengen
und damit bei der letztlich interessierenden Warmwasserkostenberechnung möglich.
-
L e e r s e i t e