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Johannes Schultz
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Friedrich-Koenig-Str. 3-5 6800 Mannheim 1 und Karl Voller Friedrich-Koenig-Str.
3-5 68oo Mannheim 1 Vorrichtung zur Bestimmung der Wärmemenge, die von einem Heizkörper
abgegeben wird
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bestimmung
der Wärmemenge, die von einem Heizkörper abgegeben wird.
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Für die Erfassung der Wärmemengen, die ein einzelner Raumheizkörper
abgibt, ist es wichtig, representative Temperaturen für die Heizkörperoberfläche
und die jeweilige Raumtemperatur zu messen. Die mittlere Heizkörpertemperatur ist
leicht in einer ähnlichen Weise zu erfassen, wie di beim herkömmlichen Verdunstungs-Heiskostenverteiler
geschieht: Eine Kontaktplatte, die etwas oberhalb des geometrischen Mittelpunkts
der Heizkörperfläche angeordnet ist, dient zur Messung der mittleren Heizkörpertemperatur.
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Weit schwieriger ist es, am Heizkörper einen Meßort für die Raumtemperatur
zu finden, da einerseits der Temperaturfühler vor der Eonvektion, Strahlung und
Wärmeleitung des Heizkörpers geschützt werden muß und andererseits eine Manipulation
nicht möglich sein darf.
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Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin,
eine Vorrichtung zu schaffen, mit der es möglich ist, die Wärmemenge, die von einem
Heizkörper abgegeben wird, zu bestimmen, wobei der Temperaturfühler vor der Eonvektion,
Strahlung und
Wärmeleitung des Heizkörpers geschützt ist und eine
Manipulation nicht möglich ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in einem Gehäuse
eine wärmeleitende Halterung mit zwei Temperaturfühlern angeordnet ist, wobei die
Halterung an einer Kontaktplatte anliegt.
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Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird die Raumtemperatur nicht
absolut gemessen, sondern eine der Raumtemperatur proportionale Temperatur wird
erfaßt. Es werden bei der erfindungsgemäße Vorrichtung Temperaturfühler verwendet.
die lineare
Charakt;eristiken/in exponentieller Form aufweisen.
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Diese exponentielle Form der Charakteristik eines bekannten Temperaturfühlers
wird bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung derart ausgenützt, daß die Meßcharakteristik
der Wärmeabgabe von Heizkörpern, die ebenfalls exponentiell verläuft, der Charakteristik
des Temperaturfühlers entspricht.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann vor einem Heizkörper angeordnet
werden, wobei die Kontaktplatte ähnlich wie bei dem bekannten Verdunstungs-Heizkostenverteiler
auf dem Heizkörper angeordnet wird. In dem Gehäuse der erfindungsgemäßen Vorrichtung
ist eine
wärmeleitende Halterung angeordnet, d1e an der Kontaktplatte
anliegt. Diese Halterung trägt zwei Temperaturfühler, mit denen die Temperaturdifferenz
gemessen werden kann. Die Kontaktplatte dient zur Messung der mittleren Heizkörper-Oberflächen-Temperatur.
nie differenz zwischen den von den Temperaturfühlern gemessenen Temperaturen, also
der Temperturabfa]i in der Halterung, ist ein N(3 für die Temperaturdifferenz zwischen
der Heizkörper-Oberflächen-Temperatur und der Raumluft-Temperatur.
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Die gemeinsame Halterung beider Temperaturfühler garantiert die gleichmäßige
Temperaturbeaufschlagung der Temperaturfühler. Der Durchschnittsfachmann kann durch
geeignete Werkstoff-, Form- und Anordnungswahl ohne elektronische Schaltung den
Heizkurven-Exponent einstellen. Je kleiner die Luftöffnungen des Gehäuses gewahlt
werden, umso manipulationssicherer wird die erfindungsgemäße Vorrichtung gegen einen
Wärmestau.
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Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform sind die Temperaturfühler
in die wärmeleitende Halterung eingebettet.
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Vorzugsweise ist die Halterung mit der Kontakt -platte
wärmeleitend
verbunden.
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Gemäß einer besonders bevorzugten Ansführungsform bildet die Kontaktplatte
eine Seite des Gehäuses.
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Der raumtemperaturabhängige Temperaturabfall an der Fühler-Halterung
kann sowohl durch ein völlig geschlossenes Gehäuse, als auch durch Luftöffnungen
im Gehäuse erzeugt werden.
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Vorzugsweise werden dichte Gehäuse verwendet, um bei Wärmestau am
Heizkörper möglichst zusätzliche Meßfehler zu vermeiden. Dort wo dieser aus Anordnungsgründen
nicht zu befürchten ist, werden zur Erzielung größerer Meßsignale ( durch größere
Temperaturdifferenzen ) Luftöffnungen im Gehäuse vorgezogen.
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Vorzugsweise weist das Gehäuse einen abnehmbaren Gehäusedeckel auf.
Gemäß dieser besonders bevorzugten Ausführungsform ist ein einfacher Zugang zu der
in dem Gehäuse angeordneten Halterung möglich, die die beiden Temperaturfühler trägt.
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Die Erfindung wird nun anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert.
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Figur 1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen
Vorrichtung.
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Gemäß Figur 1 besteht das Gehäuse (1) aus der Kontakt platte (2),
und dem abnehmbaren Gehäusedeckel (8). Die Kontaktplatte (2) bildet die Rückseite
des Gehäuses (1).
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Die in Figur 1 dargestelle Vorrichtung kann zur Bestimmung der Wärmemenge
eines Heizkörpers vor einem Heizkörper angeordnet werden. Hierbei wird die Kontaktplatte
(2), ähnlich wie bei den bekannten Verdunstungs-Heizkostenverteilern auf dem Heizkörper
etwas oberhalb seines geometrischen Mittelpunkts angeordnet und dient als Referenz
für die mittlere Heizkörper-Oberflächen-Temperatur. In dem Gehäuse (1) liegt die
wärmeleitende Halterung (7) fest auf der Kontaktplatte (2) auf. In das wärmeleitende
Material der Halterung (7) sind die beiden Temperaturfühler (3, 4) fest eingebettet.
Der Temperaturfühler (3) dient zur Messung der Oberflächentemperatur z O und der
Temperaturfühler (4) zur Messung der Temperatur L die proportional zur Raumtemperatur
ist. Die Halterung (7) hat nur mit der Kontaktplatte (2) wärmeleitenden Kontakt.
Der Temperaturabfall 4 O IF in der Halterung ist ein Maß für die Temperaturdifferenz
zwischen der Heizkörper-Oberflächen-Temperatur und der Raumluft-Temperatur.
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Gemäß einer Ausfhhrungsform sind in dem Gehäuse (1) Luftöffnungen
(6) angebracht.
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In dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel sind jeweils 2
Luftöffnungen (6) in der Oberseite und der Unterseite des Gehäusedeckels (8) angebracht,
Diese Luftöffnungen (6) ermöglichen das Eindringen der Raumluft in das Innere des
Gehäuses (1).
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In der manipulationssicheren Ausfuhrungsform fehlen die Öffnungen
(6).
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Mit der in Figur 1 dargestellten Vorrichtung werden Exponentialkurven
bei der Temperaturerfassung korrigiert. Als Beispiel für die Wirkungsweise der Korrektur-Einrichtung
werden Temperaturfühler mit exponentieller Kennlinie betrachtet. Der Durchschnittsfachmann
nennt die verwendeten Temperaturfühler auch Geber. Für jeden Temperaturfühler gilt
folgende Gleichung: U U = KG ' ( #0 - 25 ) m Wobei der n U der Meßwert, KG eine
Konstante des Temperaturfühlers (Gebers) und0, die Gebertemperatur, bezogen auf
2500, ist.
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Die Wärmeabgabe von Heizkörpern kann folgendermaßen beschrieben werden:
bei z.B. 2500 LuSttemperatur.
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W = KH (#0 - 25 )n Wobei XH eine Heizkörper-Konstante und n der für
die jeweilige Heizkörperart charakteristische Exponent ist.
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Bei Radiatoren hat dieser Exponent einen typischen Wert n = 1,35.
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Mithin kann für die Wärmeabgabe von Radiatoren folgende Gleichung
aufgestellt werden: RH (#0 - 25)1,35 = KG- 25)m O - 25) - (#0 - #tG - 25)m Löst
man diese Gleichung nach atG auf, so kann für die Wärmemengenabgabe die charakteristische
Temperaturdifferenz zwischen den beiden Gebern (Temperaturfühlern) berechnet werden.
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Gestaltet man die Geber-Halterung thermisch so, daß sich bei der jeweiligen
Heizkörper-Oberflächen-Temperatur der berechnete Wert für nt möglichst genau einstellt,
dann ist bei der Messung der Wärmeabgabe somit automatisch der richtige Exponent
berücksichtigt.
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In dem gewählten Beispiel ist die Temperaturdifferenz ^t-Geber sehr
viel geringer als die Temperaturdifferenz zwischen der Kontaktplatte und der Raumluft.
Deshalb kann auf unmittelbare Konvektion in der Nähe der Geber-Halterung verzichtet
werden.
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Hierdurch ergeben sich Vorteile hinsichtlich der Manipulationssicherheit
durch Wärmestau.
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Die wesentlichen Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung können
somit folgendermaßen zusammengefaßt werden: Die gemeinsame Halterung der Temperaturfühler
garantiert deren gleichmäßige Teinperaturbeaufschlagung.
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Ferner kann durch geeignete Werkstoff-, Form- und Anordnungswahl ohne
elektronische Schaltung der Heizkurven-Exponent eingestellt werden. Je kleiner das
tt-Geber gewählt wird, desto manipulationssicherer wird die erfindungsgemäße Vorrichtung
gegen Wärmestau.