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Die Erfindung betrifft ein Meßgerät nach dem Oberbegriff
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des Anspruchs 1.
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Meßgeräte dieser Art sind zur Anzeige charakteristischer Betriebswerte
wie etwa der Kesselvorlauftemperatur (oder auch zu Druckanzeigen) bekannt und dienen
dazu, einzelne Betriebssollwerte kontrollierbar zu machen.
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Nach der eizkostenentwicklung ist in neuerer Zeit auch das Erfordernis
dringender geworden, Feuerungen von Heizungsanlagen äußerst ökonomisch zu betreiben,
wobei regelmäßig die Betriebswerte nur mit einer Mehrzahl verschiedener Meßwerte
erfaßbar sind. In "Heizenergie-Sparbuch", A. Dittrich, Stadtplanverlag Inge Dittrich,
Kiefernweg 22, 4010 Hilden, sind Meßmethoden und Rechenverfahren für die Berechnung
von Verlusten und Nutzungsgraden einer Feuerung und auch Mittel zur Verbesserung
von Anlagen anhand der sich ergebenden Daten beschrieben. Der Fachmann wie der Heizungsbenutze
kann mit dort angegebenen Meßmethoden und Rechenverfahren-momentane oder über Tage,
Wochen, Monate oder Jahre gemittelte Nutzungsgrade "von Hand" berechnen.
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Demgegenüber hat sich die Erfindung die Aufgabe gestellt, die Berechnung
des Nutzungsgrades in einer Feuerung gerätetechnisch zu verwirklichen und dadurch
die Möglichkeit zu einer laufenden Gesamtüberwachung
des Feuerungs-Nutzungsgrades
zu erstellen, so daß ein ökonomischer Betrieb der Heizung durchgeführt werden kann
und Fehleinstellungen, Störungen u. dgl. frühzeitig erkennbar sind.
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Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe mit einer MeB-einrichtung nach
dem Anspruch 1 gelöst.
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Vor den bisher üblichen Einzelanzeigen für einen oder für wenige Meßwerte
abgehend schafft die Meßeinrichtung nach der Erfindung eine Anzeige miteinander
in ggf.
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komplexer Weise verknüpfter Meßwerte und damit eine Anzeige für den
Nutzungsgrad der Feuerung, die dem Benutzer jederzeit haushälterische Kalkulationen
wie auch insbesondere Nachprüfungen erlaubt, ob die Feuerung (noch) wirtschaftlich
arbeitet, wobei sowohl absolute Verschlechterungen der Betriebseigenschaften einer
Feuerung wie auch der Vergleich zu immer weiter vervollkmneten, moderneren Heizungsanlagen
zu ungünstigen Werten führen kann. So können im Laufe der Zeit bei alten Anlagen
aufgetretene Betriebsverschlechterung n erkannt und gegen ein Wiederauftreten überwacht
werden.
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Auch moderne Feuerungen verlangen einen Überwachungs aufwand, der
um so höher anzusehen ist, je komplexer sie werden.
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Eine hier in Betracht gezogene Verknüpfung der Meßwerte
setzt
aber auch voraus, daß diese nicht etwa in herkömmlicher Weise wie etwa bei Temperatur-
oder Druckmessern mehr oder weniger direkt auf eine Zeiger-Auslenkung wirken, hier
sind elektrische Signale zu einer komplexeren Verknüpfung vorauszusetzen. Dabei
kommen dann eine Vielzahl von Signalformen, d. h., analoge Signale, digitale Signale,
Mischformen usw. in Betracht.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen
und der nachfolgenden Beschreibung, in der ein Ausführungsbeispiel des Gegenstands
der Erfindung anhand einer Schemazeichnung näher erläutert ist. In der Zeichnung
zeigen: Fig. 1 Teil eines Feuerungsraums mit einerFeuenag in Draufsicht und Fig.
2 Teil des Feuerungsraums gemäß Fig. 1 in Seitenansicht.
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Die in der Zeichnung dargestellte, insgesamt mit 1 bezeichnete Feuerung
weist einen Brenner 2 zur Befeuerung mit öl oder Gas auf, deren Zuleitungen im Schema
nichtniedeÆ sid, und steht über ein Abgasrohr 3 mit einem Schornstein 4 in Verbindung,
der in üblicher Weise in eine Wand 5 eingegliedert ist. Die Zeichnung gibt eine
weitere Wand 6 (Fig. 1) und eine Bodenplatte 7 des Feuerungsraums wieder.
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An die Feuerung ist weiterhin ein Heizungskreislauf mit einem Vorlauf
rohr 8, einem Rücklaufrohr 9, einem Mischer 10, je einer Heizungszu- und ableitung
11,12 und einer Vorlaufpumpe 13 darcestellt. Diese Einzelheiten sind überlicher
Art und nur zur Veranschaulichung der typischen Teile einer Heizungsanlage wiedergegeben,
ohne das es auf Details ankäme.
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Für die Erfindung wesentlich ist demgegenüber eine Meßeinrichtung,
deren Schaltungs- und Anzeigeteil 14 an der Wand 6 angebracht sein soll und die
über Fühlerleitungen 15,16,17,18-mit Meßfühler 19,20,21 und 22 in Verbindung steht,
wobei der Meßfühler 19 den Schaltzustand des Brenners 2 überwacht und damit einen
Signal wert für die Feuerungslaufstundenzahl liefert, der Meßfühler 2 die Einschaltung
der Feuerung insgesamt, d. h.
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sowohl bei Betriebsbereitschaft wie bei Brennereinschaltung meldet,
der Meßfühler 21 die Kesselvorlauftemperatur, nämlich die Temperatur des dem Mischer
10 über die Vorlaufleitung 8 zugeführten Wassers mißt, während schließlich der Meßfühler
22 die Abgastemperatu undUoder die Abgaszusammensetzung anhand des Sauerstoff- oder
Kohlendioxid-Anteils mißt und über die zugehörige Fühlerleitung an den Schaltungs-
und Anzeige teil 14 weitergibt.
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Die Schaltung wertet die Signale aus, indem sie diese
unter
Berücksichtigung der bekannten physikalischen Gesetzmäßigkeiten bzw. trsch]agsforineln
(wie sie auch in "Heizeneryie-Sparbuch" a.a.O. angegeben sind) miteinander verknüpft
und somit eine Angabe für den Nutzungsgrad erstellt. Die jeweils ermittelte Angabe
ist direkt anzuzeigen. Es ist aber auch möglich, die errechneten Werte zu speichern
und verzögert bzw. erst nach einer Mittelwertbildung über vorgegebene Zeiträume
hin anzuzeigen. Selbstverständich können auch elektronische Übermittlungen zu Auswertungszentralen
und/oder Druckausgaben vorgesehen werden, wo immer dieses wie etwa bei zusammengehörigen
Baukomplexen, zweckmäßig erscheint.
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Der Schaltungsteil kann für die Auswertung mit analogarbeitenden Bauelementen
üblicher Art ausgestattet sein, um entweder eine mit Einzelelementen "maßgeschneiderte
analoge Schaltung oder auch ein System beschalteter Operationsverstärker - ähnlich
dem Analogrechner - zu schaffen. Vorzugsweise jedoch arbeitet der Schaltungsteil
mit Rücksicht auf die immer leistungsfähiger, vielfältiger und preisgünstiger bereitstehenden
Rechnerschaltungen auf digitaler Basis, bei der sich auch die einfacheren digitalen
Langzeit-Speichermöglichkeiten nutzen lassen. Angesichts der grundsätzlich bestehenden
Wahlmöglichkeiten, wo die hierzu erforderlichen digitalen Signale erstellt werden
sollen,
etwa direkt im oder am Meßfühler oder aber im Schaltung
und Anzeigeteil 14, hat letzteres den Vorzug, da Analog-Digitalwandler für mehrere
Fühlerleitungen eingesetzt werden können und auch gerätetechnisch im Schaltungsteil
besser unterbringbar sind.
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Dem Ein-Aus-Betrieb der Feuerungen wird eine diskontinuierlich arbeitende
Schaltung am besten gerecht, d. h., eine Schaltung, die die eingehenden Meßwerte
nicht fortlaufend auswertet, sondern nur in z. B. durch einen Taktgenerator vorgegebenen
Zeitabständen, über die eine für vernünftigen Aufschluß ausreichende-Mittelwertbildung
möglich ist. Auch kann eine an die Feuerungstätigkeit gekoppelte Nutzungsgradermittlung
vorgesehen werden, um eine relativ aktuelle Anzeige zu erhalten.
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Daneben oder auch ersatzweise kann ein 1-Tages-Takt eine dem Tageszyklus
angepaßte Auswertung im natürlichen Tageszeitraster liefern. Die täglich errechneten
Nutzungsgrade können jeweils in hierzu im Schaltungsteil vorzusehenden Speichern
festgehalten und ur Mittelwertbildung über Wochen, Monate und insbesondere über
das Jahr hinweg festgehalten werden, wobei zweckmäßigerweise eine Abspeicherung
in 365-Tages-Einheiten in einer entsprechenden Zahl von Speichern vorzusehen ist.
Natürlich können auch wieder die sich jeweils über ein Jahr ergebenden Nutzungsgrad-Mittelwerte
zum bedarfsweisen Abruf und Vergleich abgespeichert werden.
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Neben der getakteten Arbeitsweise kann - vorzugsweise zusätzlich -
auch eine Arbeitsweise auf Tastabruf vorgesehen werden, so daß auf ein besonderes
Signal hin, z.B.
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per Drucktaste, durch Verknüpfung gespeichert vorliegender Meßsignale
ein Nutzungsgrad ausgeworfen wird. Bei Reparaturen, im Versuchsbetrieb usw. ist
es allerdings oft unzweckmäßig, mit gespeicherten Werten zu arbeiten (die ggf. inzwischen
abgeänderten Betriebszustände darstellen). Hier kann der Schaltungsteil einen Verzögerung;-kreis
aufweisen, der auf Tastabruf eine vorgegebene Zeit oder besser noch eine vorgegebene
Zahl von Brennlauf zyklen registriert und dann die Verknüpfung der Signale auslöst.
Damit ist sichergestellt,-daß der auf Abruf ermittelte Nutzungsgrad nur den nach
dem Abruf vorliegenden Betriebszustand berücksichtigt. Zweckmäßig -wird vom Schaltungsteil
her die Ausgabe eines Quittiersignals, etwa eines Leucht- oder Tonsignals vorgesehen,
damit der verzögert abgeschlossene Meßablauf frühestmöglich wahrgenommen wird.
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Es versteht sich, daß die im Ausführungsbeispiel vorgesehenen Meßfühler
ein Spektrum von Meßwerten erfassen, das je nach den Ansprüchen für die Präzision
und den Aussagewert des ausgegebenen Nutzungsgrades sowohl verringert wie auch erweitert
werden kann. Im einfache en Fall wird man mit einem bei Inbetriebnahme ermittelten
Wert für den Betriebsbereitschaftsverlust, der ständig mittels der Kesselvorlauftemperatur
korrigiert wird,
und der Feuerungslaufstundenzahl, d. h. mit den
Meßfühlern 19 und 21 einen ersten brauchbaren Anhalt für den Nutzungsgrad erlangen
können. Die für die Berechnung durchaus wichtige Betriebsbereitschaftszeit erstreckt
sich oft über viele Monate oder ist sogar durch Mietverträge u. dgl. vorgegeben,
so daß deren Berücksichtigung auch durch eine Handeingabe erfolgen kann, um einen
Jahres-Nutzungsgrad zu ermitteln.
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Der Abgas fühler 22 kann Aufschluß über die Abgasverluste liefern.
In dieser Hinsicht ist sowohl die Temperatur des Abgases wie auch dessenzusamxsetzung
von Interesse. Für die Zusammensetzung kann z. B. der Sauerstoffanteil gemessen
werden, um aus diesem den Kohlendioxid-Anteil zu ermitteln.
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Weitere Daten können bei Bedarf zusätzlich herangezogen werden. Soweit
es sich hierbei allerdings um nicht oder kaum veränderliche Daten einer Heizungsanlage
handelt, besteht auch die Möglichkeit, diese einmalig oder nur sproradisch einzugeben
und dann im Schaltungs- oder Anze igeteil 14 gespeichert zu halten. Zweckmäßig ist
in dieser Hinsicht insbesondere ein Sonderschaltungsteil, der üble: einen SteckanschluS
dem Anzeige- und Schaltungsteil 14 angegliedert wird und der mit Sondermeßfühlern
verbunden ist. Nachdem die Sondermeßfühler in Einsatz gebracht und über einen für
die Meßwerte repräsentativen Zeitraum:
betrieben sind, können die
Meßwerte oder sich eir aus diesen ergebener Schlüsselwert in den Anzeige- ud Schaltungsteil
14 umgespeichert werden. Danach steht der Sonderschaltungsteil zum anderweitigen
Einsatz zur Verfügung.
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Es versteht sich, daß bei der Zahl der so ermittelten Meßdaten nicht
nur der Nutzungsgrad, sondern auch andere Kennwerte für die Anlage gespeichert,
errechnet und/oder angezeigt werden können. Insbesondere können Grenzwerte überwacht
und auf diese Weise Störungen oder Fehler einer Heizungsanlage zur Anzeige gebracht
werden. Hinsichtlich der Anzeige ist es dabei zweckmäßig, wenn die Schaltung mit
einem digitalen Anzeigegeräte verbunden ist, so daß sich neben der Genauigkeit einer
solchen Anzeige auch zusätzliche Anzeigemöglichkeiten durch die Art der Kodierung
ergeben. So kann die Anzeigeeinrichtung neben den Nutzungsgrad oder Störungsmeldungen
auch die Meßwerte auf Abruf oder in einem Anzeigezyklus ausgeben, um ein vollständiges
Bild des Betriebs der Feuerung zu erhalten.