DE29714427U1

DE29714427U1 - Kontrollvorrichtung für Heizkörper

Info

Publication number: DE29714427U1
Application number: DE29714427U
Authority: DE
Original assignee: EBERLE PETER DIPL ING
Current assignee: EBERLE PETER DIPL ING
Priority date: 1997-08-12
Filing date: 1997-08-12
Publication date: 1997-10-30
Anticipated expiration: 2007-08-13

Description

Kontrollvorrichtung für Heizkörper

Die Erfindung betrifft eine Kontrollvorrichtung für Heizkörper, mit wenigstens einem Heizkörper-Temperaturfühler sowie mit einer Meßdaten-Anzeigeeinrichtung.

Man kennt bereits eine Kontrollvorrichtung der eingangs genannten Art, die einen Heizkörper-Temperaturfühler aufweist, der an einer bestimmten Stelle des Heizkörpers die Heizkörpertemperatur überwacht. Der Temperaturfühler ist mit einer elektronischen Auswertevorrichtung verbunden, welche das mit dem Temperaturfühler gemessene Temperatursignal aufintegriert und in eine Verbrauchskenngröße umrechnet, die mittels einer Meßdaten-Anzeigevorrichtung angezeigt werden kann. Aus der Verbrauchskenngröße kann durch Multiplikation mit einem Korrekturfaktor, welcher insbesondere die Heizkörperoberfläche und gegebenenfalls die Wärmedurchgangszahl des Heizkörpers berücksichtigt , die von dem Heizkörper abgegebene Wärmemenge errechnet werden. Solche Kontrollvorrichtungen finden beispielsweise in Mietshäusern Verwendung, um die durch das Heizen des Mietshauses entstandenen Kosten verbrauchsabhängig auf die einzelnen Mieter aufzuteilen.

Man kennt auch bereits eine mit einem Heizkörper verbindbare Kontrollvorrichtung, die in einem Glas- oder Kunststoffröhrchen

anm \ BE00198

einen Flüssigkeitsvorrat aufweist, der bei Wärmeeinwirkung langsam verdunstet und dann durch eine Öffnung in dem Glas- oder Kunststoffröhrchen entweicht. Aus der Menge der verdunsteten Flüssigkeit kann unter Berücksichtigung der Heizkörperoberfläche und der Wärmedurchgangszahl des Heizkörpers die von dem Heizkörper abgegebene Wärmeenergie errechnet werden.

Die vorbekannten Kontrollvorrichtungen haben den Nachteil, daß sie dem Benutzer des Heizkörpers nur wenig Möglichkeiten bieten, seinen Energieverbrauch im Hinblick auf einen sparsamen Umgang mit der Heizenergie zu optinmieren. Zwar kann der Benutzer der Heizung auch durch eine entsprechende Einstellung eines an dem Heizkörper vorgesehenen Heizkörperventils den Energieverbrauch seines Heizkörpers beeinflussen, jedoch wird dieser auch durch andere Faktoren bestimmt, wie beispielsweise der Wärmeisolierung des Hauses und/oder dem Öffnen und Schließen eines Fensters. So kann beispielsweise ein Öffnen eines Fensters bei einem Heizkörper mit Thermostatventil zu einem erheblichen Anstieg des Energieverbrauchs führen, weil das Thermostatventil durch Öffnen des Zulaufs des 0 Heizkörpers den durch das Öffnen des Fensters bedingten Abfall der Raumtemperatur auszugleichen versucht.

^ Zwar kann sich der Benutzer der Heizung nach einer längeren Heizdauer auch durch Ablesen der Meßdaten-Anzeige der Kontrollvorrichtung einen ungefähren Überblick über die bisher mit dem Heizkörper verbrauchte Energie verschaffen, jedoch lassen sich dann oft nicht mehr die Ursachen für einen zu hohen Energieverbrauch ermitteln.

Es besteht deshalb die Aufgabe, eine Kontrollvorrichtung der eingangs 0 genannten Art zu schaffen, die dem Benutzer eines insbesondere mit ■ einem Thermostatventil ausgestatteten Heizkörpers die Einsparung von Energie ermöglicht.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß die Kontrollvorrichtung einen Differenzwertbilder aufweist, der wenigstens einen ersten,

	*	9	• ·	• *	•	*··**	• #
• t

mit dem Heizkörper-Temperaturfühler verbundenen Differenzeingang und einen zweiten, mit einem Raum-Temperaturfühler verbundenen Differenzeingang aufweist, und daß der Ausgang des Differenzbilders mit der Anzeigeeinrichtung zur Anzeige der Temperaturdifferenz zwischen der Heizkörper-Temperatur und der Raumtemperatur proportionalen Heizleistung des Heizkörpers verbunden ist.

Die Kontrollvorrichtung weist also eine Heizleistungsanzeige auf, . so daß sich der Benutzer des Heizkörpers jederzeit über die aktuelle Heizleistung und somit über den Energieverbrauch seines Heizkörpers informieren kann. Der Benutzer des Heizkörpers kann dadurch auf

™ einfache Weise die Auswirkungen von Energiesparmaßnahmen, wie beispielsweise das Schließen eines offenstehenden Fensters oder einer Türe, das Abschalten eines Heizkörpers in unbenutzten Räumen oder einer Verbesserung der Wärmeisolierung des zu beheizenden Raumes überprüfen. Die Kontrollvorrichtung ermöglicht also einen bewußteren Umgang mit der Heizenergie und in der Folge eine Verringerung des Energieverbrauchs. Indirekt kann dadurch auch der C0₂-Ausstoß eines an dem Heizkörper angeschlossenen Heizkessels vermindert werden. Erwähnt werden soll noch, daßdie erfindungsgemäße Kontrollvorrichtung auch in Schulen verwendet werden kann, um den Schülern die Auswirkungen von Energiesparmaßnahmen zu verdeutlichen.

^ Als Differenzwertbilder kann beispielsweise ein Operationsverstärker oder ein Mikroprozessor vorgesehen sein.

Besonders vorteilhaft ist, wenn die Anzeigeeinrichtung in Watt oder Kilowatt geeicht ist. Häufig ist den Benutzern von Heizkörpern nicht bewußt, daß die Heizenergie den Hauptanteil ihres privaten Energieverbrauchs ausmacht und daß durch eine Reduzierung des 0 Heizenergieverbrauchs besonders wirkungsvoll Energie eingespart werden kann. Die Anzeige der Heizleistung ist Watt ermöglicht es dem Benutzer des Heizkörpers, auf einfache Weise die von dem Heizkörper abgegebene Leistung mit der Leistung von Elektrogeräten zu vergleichen. So wissen beispielsweise die meisten Benutzer von Heizkörpern recht gut den Energieverbrauch einer 40-Watt-Glühlampe

von dem einer 100-Watt-Glühlampe zu unterscheiden. In diesem Bereich beginnt häufig auch das Energiesparen. Die Anzeige der Heizleistung ist Watt oder Kilowatt ermöglicht es dem Benutzer, sich nun auch eine Vorstellung von der im Vergleich zu einer Glühlampe meist wesentlich höheren Leistung eines Heizkörpers zu verschaffen. Der Benutzer des Heizkörpers wird dadurch noch mehr zum Energiesparen angeregt.

Zweckmäßigerweise ist vorgesehen, daß die Kontrollvorrichtung ein vorzugsweise verstellbares Korrekturfaktor-Glied zum Abgleichen der Anzeigeeinrichtung auf Heizkörper mit unterschiedlichem

^ Heizvermögen oder unterschiedlicher Nennheizleistung aufweist. Die Kontrollvorrichtung kann dann auf einfache Weise an Heizkörper unterschiedlicher Größe oder Bauart angepaßt werden. Das Korrekturfaktor-Glied kann beispielsweise ein Potentiometer oder ein einstellbarer elektrischer Widerstand sein, mit dem der Signalpegel des aus dem Heizkörper- und dem Raum-Temperatursignal gebildeten Differenzsignales einstellbar ist. Bei einer einen Mikroprzessor aufweisenden Kontrollvorrichtung kann der Korrekturfaktor auch als 0 Digitalwert beispielsweise in einem Halbleiterspeicher abgelegt sein.

^ Eine vorteilhafte Aus führungs form der Erfindung sieht vor, daß die Anzeigeeinrichtung zur Anzeige der zur Heizleistung des Heizkörpers 5 proportionalen Heizkosten pro Zeiteinheit ausgebildet ist. Die Kontrollvorrichtung kann dann beispielsweise eine Eingabevorrichtung zur Eingabe des Strom-, Gas- oder Ölpreises und eines mittleren Wirkungsgrads der Heizung aufweisen. Die Heizkosten können beispielsweise in Pfennigen pro Stunde oder in einer anderen Einheit 0 angezeigt werden.

Zweckmäßigerweise ist vorgesehen, daß die Kontrollvorrichtung einen Betriebsarten-Umschalter aufweist, mit dem die Anzeigeeinrichtung wechselweise von einer Anzeige der Heizleistung auf eine Anzeige des Korrekturfaktors des Korrekturfaktor-Glieds umschaltbar ist.

Der Korrekturfaktor des Korrekturfaktorglieds kann dann zum Abgleichen der Heizleistungs-Anzeige auf einen Heizkörper angezeigt werden.

Eine bevorzugte Ausführungsform sieht vor, daß der Heizkörper-Temperaturfühler und der Raum-Temperaturfühler Teile einer dem Differenzwertbilder vorgeschalteten Meßbrücke sind. Dadurch ergibt sich eine hohe Meßgenauigkeit, wobei Nichtlinearitäten der Temperaturfühler weitgehend ausgeglichen werden. Außerdem werden Temperaturdrifteinflüsse kompensiert.

^ Besonders vorteilhaft ist, wenn die Anzeigeeinrichtung eine Digitalanzeige für die Heizleistung aufweist. Die Digitalanzeige kann beispielsweise eine vierstellige, in Watt geeichte Anzeige sein, die über einen weiten Heizleistungsbereich ein einfaches Ablesen der augenblicklichen Heizleistung ermöglicht. Die Größe der Ziffern der Digitalanzeige ist vorzugsweise so bemessen, daß die Anzeige auch noch in einigen Metern Entfernung gut ablesbar ist.

Zweckmäßigerweise ist vorgesehen, daß die Kontrollvorrichtung als Differenzbilder einen Operationsverstärker aufweist und daß dem

^ Operationsverstärker vorzugsweise ein mit der Digitalanzeige verbundener Analog-Digital-Konverter nachgeschaltet ist. Dabei kann die Digitalanzeige durch Wahl entsprechender Rückkopplungs- und/oder Eingangswiderstände des Operationsverstärkers auf einfache Weise an Heizkörper mit unterschiedlicher Heizleistung angepaßt werden. Insgesamt ergibt sich somit eine besonders kostengünstige und einfach aufgebaute Kontrollvorrichtung.

Besonders vorteilhaft ist, wenn die Kontrollvorrichtung als Stromversorgung wenigstens eine Solarzelle und/oder einen Akkumulator oder dergleichen elektrischen Energiespeicher aufweist. Die Kontrollvorrichtung kann dann unabhängig vom Stromnetz betrieben 5 werden. Dabei ist es sogar möglich, daß die Solarzelle mit einem

als Puffer dienenden Energiespeicher, beispielsweise einem Kondensator oder einem Akkumulator verbunden ist, damit auch bei wechselnden Lichtverhältnissen eine ausreichende Stromversorgung der Kontrollvorrichtung sichergestellt ist.

Alternativ könnte die Stromversorgung auchmit Batterien beziehungsweise Akkus erfolgen.

Zweckmäßigerweise weist die Kontrollvorrichtung eine Vorrichtung zur Meßsignalverarbeitung auf, die insbesondere zum Ermitteln eines Mittelwertes und/oder eines Extremwertes der Heizleistung und/oder der Heizkosten pro Zeiteinheit ausgebildet ist. An der Anzeigeein-

™ richtung können dann außer den aktuellen Meßwerten für Heizleistung und/oder Heizkosten pro Zeiteinheit auch Mittel-, Minimal- und/oder

. Maximalwerte dieser Meßgrößen angezeigt werden. Gegebenenfalls kann ein Betriebsartenumschalter für die Anzeigeeinrichtung vorgesehen sein, mit der wechselweise unterschiedliche Meßwerte zur Anzeige gebracht werden können.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, daß die Kontrollvorrichtung für den Datenaustausch mit einem Mikrocomputer einen Schnittstellenanschluß aufweist. Die gemessenen Heizleistungsdaten können dann zur weiteren Verarbeitung an einen Mikrocomputer ^ übergeben werden. Der Energieverbrauch des Heizkörpers kann dann

noch besser analysiert werden.
25

Nachfolgend sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen zum Teil stärker schematisiert:

Fig.l eine Kontrollvorrichtung, die als Temperaturfühler 0 Thermoelemente aufweist, die zur Differenzsignalmessung

mit den Eingängen eines Operationsverstärker verbunden sind, dem ein A/D Wandler und eine digitale Heizleistungsanzeige nachgeschaltet sind und

5 Fig.2 eine Kontrollvorrichtung ähnlich Fig. 1, wobei jedoch zur

Temperaturmessung in eine Meßbrücke geschaltete Heißleiter vorgesehen sind.

Eine im ganzen mit 1 bezeichnete Kontrollvorrichtung für Heizkörper weist einen Heizkörper-Temperaturf ühler 2 und einen Raum-Temperaturfühler 3 auf, die bei dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel durch baugleiche Thermoelemente gebildet sind. Die Kontrollvorrichtung 1 hat ferner einen als Operationsverstärker ausgebildeten Differenzwertbilder 4, der einen ersten, mit dem Raum-Temperaturfühler 3 verbundenen invertierenden Differenzeingang 5 und einen zweiten, mit dem Heizkörper-Temperaturfühler 2 verbundenen

^ nichtinvertierenden Differenzeingang 6 aufweist. Am Ausgang 7 des Differenzwertbilders 4 ergibt sich ein zur Temperaturdifferenz zwischen der Heizkörpertemperatur und der Raumtemperatur proportionales Ausgangssignal, welches der Heizleistung des Heizkörpers entspricht.

Der Ausgang 7 des Dif f erenzwer tbi lders 4 ist mit dem Eingang eines Analog-Digital-Konverters 8 verbunden, dem eine vierstellige digitale 0 Anzeigeeinrichtung 9 nachgeschaltet ist, welche die momentane Heizleistung des Heizkörpers in Watt anzeigt. Der Benutzer des Heizkörpers kann dadurch auf einfache Weise die jeweilige

^ Heizleistung seines Heizkörpers kontrollieren. Dabei ist es insbesondere möglich, die Auswirkungen von Energiesparmaßnahmen, wie beispielsweise das Schließen eines Fensters oder einer Türe oder das Anbringen einer Wärmeisolation an einem zu beheizenden Raum unmittelbar anhand der Veränderung der Heizleistung zu überprüfen. Der Beutzer des Heizkörpers kann dadurch Heizenergie einsparen. .

Durch die digitale Anzeige der Heizleistung in der Einheit Watt kann der Benutzer der Heizung die jeweilige Heizleistung auf einfache Weise mit der Leistung anderer Geräte, wie beispielsweise elektrischer Glühlampen oder anderer Elektrogeräte vergleichen.

5 Der Benutzer des Heizkörpers wird dadurch auf die im Vergleich zu

einer Glühlampe meist wesentlich höhere Leistung seines Heizkörpers aufmerksam gemacht und wird somit noch stärker zum Heizkostensparen angeregt.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 weist der Raum-Temperaturfühler 3 einen ersten, über einen ersten Eingangswiderstand 10 mit dem ersten Differenzeingang 5 des Differenzwertbilders 4 verbundenen Anschluß sowie einen zweiten Anschluß auf, der mit einem Masseanschluß verbunden ist. Der erste Differenzeingang 5 des Differenzwertbilders 4 ist über einen Rückkopplungswiderstand 11 mit dem ~ Ausgang 7 des Differenzwertbilders 4 verbunden.

Der Heizkörper-Temperaturfühler 2 ist mit einem ersten Anschluß über einen, einen zweiten Eingangswiderstand 12 und einen Widerstand 13 aufweisenden Spannungsteiler, mit dem zweiten Differenzeingang 6 des Differenzwertbilders 4 verbunden. Die Temperaturfühler 2, 3 und die Widerstände 10, 11, 12, 13 sind so dimensioniert, daß am Ausgang 7 des Differenzwertbilders 4 eine zur Temperaturdifferenz zwischen der Heizkörpertemperatur und der Raumtemperatur proportionales Meßsignal anliegt. Dabei ist der Proportionalitätsfaktor so auf das Produkt aus der Heizkörperoberfläche und der Wärmedurchgangszahl des Heizkörpers abgestimmt, daß die Heizleistung an der &kgr; Anzeigeeinrichtung in der Einheit Watt angezeigt wird. Durch Verändern zum Beispiel der Widerstandsverhältnisse der Widerstände 10, 11 kann die Heizleistungs-Anzeige an Heizkörper mit unterschiedlichem Heizvermögen angepaßt werden.

Erwähnt werden soll noch, daß die als Thermoelemente ausgebildeten Temperaturfühler 2, 3 eine leistungslose Temperaturmessung 0 ermöglichen. Die Kontrollvorrichtung nach Fig. 1 eignet sich deshalb besonders für Akku- oder Batteriebetrieb oder für eine Stromversorgung aus einer Solarzelle. Selbstverständlich kann als Stromversorgung auch ein Netzteil vorgesehen sein, das vorzugsweise einen im Netzstecker des Netzteils untergebrachten Transformator aufweist.

• ··

ft···

• ·

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig.2 sind die Temperaturfühler 2, 3 Heißleiter, die jeweils mit einem Brückenwiderstand 14 in einen Zweig einer Meßbrücke 15 geschaltet sind. Dabei sind die Temperaturfühler 2, 3 jeweils mit einem ersten Anschluß mit der positiven .Versorgungsspannung und mit einem zweiten Anschluß jeweils über einen der Brückenwiderstände 14 mit der negativen Versorgungsspannung verbunden. Der erste Eingangswiderstand 10 des Differenzwertbilders 4 ist mit dem zweiten Anschluß des Raum-Temperaturfühlers 3 und der zweite Eingangswiderstand 12 mit dem zweiten Anschluß des Heizkörper-Temperaturfühlers 2 verbunden. Im übrigen entspricht die Kontrollvorrichtung 1 dem Ausführungsbeispiel nach Fig.l. Die P Brückenschaltung nach Fig.2 ermöglicht eine besonders exakte Messung der Heizleistung.

Erwähnt werden soll noch, daß der Heizkörper-Temperaturfühler 2 in Gebrauchsstellung vorzugsweise etwa mittig an dem Heizkörper angeordnet und gut wärmeleitend mit diesem verbunden ist. Die mit dem Heizkörper-Temperaturfühler 2 gemessene Temperatur entspricht dann etwa dem Mittelwert aus der höheren Vorlauf- und der im 0 Vergleich dazu niedrigeren Rücklauf temperatur des Heizkörpermediums (im allgemeinen Wasser). Der Raum-Temperaturfühler 3 ist vorzugsweise unterhalb des Heizkörpers oder zwischen diesem und der Gebäudewand angeordnet.

/Schutzansprüche

Claims

10 Schutzansprüche

1. Kontrollvorrichtung (1) für Heizkörper, mit wenigstens einem Heizkörper-Temperaturfühler {2) sowie mit einer Meßdaten-Anzeigeeinrichtung (9) , dadurch gekennzeichnet, daß die Kontrollvorrichtung (1) einen Differenzwertbilder (4) aufweist, der wenigstens einen ersten, mit dem Heizkörper-Temperaturfühler (2) verbundenen Differenzeingang (6) und einen zweiten, mit einem Raum-Temperaturfühler (3) verbundnen Differenzeingang (5) aufweist, und daß der Ausgang (7) des Differenzbilders (4) mit der Anzeigeeinrichtung (9) zur Anzeige der zur ^^ Temperaturdifferenz zwischen der Heizkörpertemperatur und der Raumtemperatur proportionalen Heizleistung des Heizkörpers verbunden ist.
15

2. Kontrollvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigeeinrichtung (9) in Watt oder Kilowatt geeicht ist.

3. Kontrollvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein vorzugsweise verstellbares Korrekturfaktor-Glied zum Abgleichen der Anzeigeeinrichtung auf Heizkörper ^ mit unterschiedlichem Heizvermögen oder unterschiedlicher

Nennheizleistung aufweist.
25

4. Kontrollvorrichtung nach einem der Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigeeinrichtung (9) zur Anzeige der zur Heizleistung des Heizkörpers proportionalen Heizkosten pro Zeiteinheit ausgebildet ist.

5. Kontrollvorrichtung nach einem der Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Betriebsarten-Umschalter aufweist, mit dem die Anzeigeeinrichtung {9) wechselweise von einer Anzeige der Heizleistung auf eine Anzeige des Korrektur-

5 faktors des Korrekturfaktor-Glieds umschaltbar ist.

• ·

6. Kontrollvorrichtung nach einem der Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizkörper-Temperaturfühler (2) und der Raum-Temperaturfühler (3) Teile einer dem Differenzwertbilder (4) vorgeschalteten Meßbrücke (15) sind.

7. Kontrollvorrichtung nach einem der Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigeeinrichtung (9) eine Digitalanzeige für die Heizleistung aufweist.

8. Kontrollvorrichtung nach einem der Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Differenzbilder (4) einen P Operationsverstärker aufweist und daß dem Operationsverstärker vorzugsweise ein mit der Digitalanzeige verbundener Analog-Digital -Konverter (8) nachgeschaltet ist.
15

9. Kontrollvorrichtung nach einem der Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Stromversorgung wenigstens eine Solarzelle und/oder einen Akkumulator oder dergleichen elektrischen Energiespeicher aufweist.

10. Kontrollvorrichtung nach einem der Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Vorrichtung zur Meßsignalverarbeitung aufweist, und daß diese insbesondere zum Ermitteln eines Mittelwertes und/oder eines Extremwertes der Heizleistung 5 und/oder der Heizkosten pro Zeiteinheit ausgebildet ist.

11. Kontrollvorrichtung nach einem der Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß sie für einen Datenaustausch mit einem Mikrocomputer einen Schnittstellenanschluß aufweist.

\