DE3110529A1

DE3110529A1 - Elektronisches waermemessgeraet mit interner stromversorgung zur messung der durch statische heizflaechen oder waermeuebertragungsmedien abgegebenen waermeenergie

Info

Publication number: DE3110529A1
Application number: DE19813110529
Authority: DE
Inventors: Eugen 7918 Illertissen Bischofberger; Gertrud 7967 Bad Waldsee Ziesel
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1981-03-18
Filing date: 1981-03-18
Publication date: 1982-10-14

Description

Bezeichnung: Elektronisches Wärmemeßgerät mit interner
Stromversorgung zur Messung der durch statische Heizflachen abgegebenen Wärmeenergie.
Beschreibung Für die Messung des Wärmeverbrauches gibt es eichfahige Meßgeräte, sogenannte Warmemengenzähler mit der Registrierung des Wärmeverbrauches nach den gesetzlichen Einheiten und Erfassungsgeräte, sogenannte Heizkostenverteiler, die im geschäftlichen Verkehr nach §1 Abs 1 Nr. 1 EichG von der Eichpflicht ausgenommen sind. Charakteristisch für diese Erfassungsgeräte ist, daß weder eine exakte Fehlerangabe noch eine genaue Messung möglich ist.
Der Fehler beträgt Forschungsberichten zufolge zwischen 5 % und 15 , was einer verbrauchsorientierten Abrechnung widerspricht, da die zulässige und vertretbare Verkehrsfehlergrenze bei weitem überschritten wird. Zur Reduzierung dieses Fehlers wird deshalb ein Teil der Kosten des Betriebs der zentralen Heizungs- und Warmwasseranlage nach einem festen Schlüssel verteilt. Dieses Verfahren ist zwar für die Art der Messung zweckmäßig, täuscht jedoch eine Genauigkeit vor, die tatsächlich für die Meßgeräte nicht existent ist.
Bei der bekannten Verbrauchserfassungseinrichtung über verdunstete Flüssigkeitsanteile wird effektiv keine Warmeenergie gemessen, sondern korrigiert durch zusätzliche Bewertungsfaktoren die Temperaturübertragungsintensität vom Heizmittel auf die Ampullenflüssigkeit.
Nachdem in einer Heizanlage die Vorlauftemperatur, die Rücklauftemperatur und der Volumenstrom veränderliche Variablen sind, ist diese Art der Verbrauchserfassung keine Messung im physikalisch-technischen Sinne.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, mit Hilfe von elektronischen sowie prozessverarbeitenden Bausteinen einen Niniatur-Wärmemengenzähler zu konstruieren, der bezüglich der Wirtschaftlichkeit dem Heizkostenverteiler und bezüglich der Genauigkeit den elektrischen Großwärmemengenzählern äquivalent ist.
Die vorliegende Lösung trägt diesen Forderungen Rechnung.
Das neu entwickelte Gerät ist eichfähig, zeigt in gesetzlichen Einheiten digital an, besitzt nicht den Faktor eines durchschnittlichen Ablesefehlers, bedingt keine Ealtverdunstungsvorgabe und Fehlanzeigen bezüglich der Fertigung von Einzelteilen, so daß ungenaue Skalen und Ampullen ausgeschlossen sind, da sie nicht Bestandteil des Meßgerätes sind.
Das Meßergebnis resultiert aus einer Volumen- und Temperaturmessung. Aus der Genauigkeit der verwendeten Meßverfahren leiten sich die entsprechenden Güteklassen ab. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit eine aus der gemessenen Temperatur abgeleitete Volumengröße mittels Programm zu erzeugen, wobei der Grenzwert dem Voliastwert entspricht und vom Heizkörperhersteller angegeben ist. Vom Vollastwert, der statisch gespeichert ist, leiten sich sämtliche darunterliegenden Werte ab, die zu jedem definierten Zeitpunkt einer Impulsfolge entsprechen. Beide Signalgrößen werden entsprechend der Anzeigefunktion entweder durch fest dimensionierte Elektronik oder mittels eines Bunktionsprogrammes abhängig von der Betriebsdauer ausgewertet. Das Ergebnis entspricht einer Wärmemenge mit der gesetzlichen Maßeinheit. Die Verbrauchswertanzeige erfolgt digital über einen binären Zähler, der, sobald die W2rmezufuhr unterbrochen wird, den momentan statisch abgespeicherten Wert anzeigt und bei Inbetriebnahme der Wärmezufuhr auf dem im Speicher befindlichen Wert dynamisch aufaddiert. Als momentaner Wert steht immer der zu einem bestimmten Zeitpunkt agglommerierte Wert. Das Meßergebnis kann entweder ständig Odnr auf Tastendruck abrufbar angezeigt werden.
Durch einen Sollwerttemperaturgeber spricht die Elektronik erst dann an, wenn die Vorlauftemperatur einen bestimmten Wert überschreitet. Dadurch wird unter anderem erreicht, daß Fremdwärmeenergie wie Sonnenenergie und Wärmeenergie von Waschautomaten oder Külilsohränken keinen Einfluß auf die Anzeige hat.
Ein für die Berechnung ausführendes Programm wird in einem peripheren programmierbaren Schnittstellenbaustein abgespeichert und in Serienfertigung hergestellt. Sämtliche elektronische Bauteile werden wärmeabsorbierend in Sunststoff eingegossen und mit einer SpezialflachXnopfzellenbatterie, die wenigstens alle zwei Jahre gewechselt werden muß, in einem Gehäuse, ähnlich dem bekannten Beizkostenverteiler, integriert, am Heizkörper befestigt und verplombt, Zur höheren Manipulationssicherheit können die Heizkörperhersteller die Temperaturfühler sowie die Befestigungsmöglichkeit der Meßgeräte bereits im und am Heizkörper vorsehen. Ebenso kann bei eventuell späterer Umstellung auf Durchflußmessung eine entsprechende Steuerleitung standardmäSig integriert werden. Wird ein Steuerkabel bestimmungsgemäß genutzt, so wird die Berechnung einer abgeleiteten Durchflußmenge ausser Funktion gesetzt.
Eine vereinfachte Variante, jedoch mit wesentlich höherer Genauigkeit als die Anzeige der Heizkostenverteiler besteht darin, die Verdunstungsfunktion eines Heizkostenverteilers und die am Heizkörper registrierte Temperatur mit einem Programm auszuwerten, das ebenfalls in einem peripheren programmierbaren Schnittstellenbaustein abläuft. Der wesentliche Vorteil dieser Lösung gegenüber dem Heizkostenverteiler ist, daß sämtliche Negativfaktoren des natürlich ablaufenden Verdunstungsforganges eliminiert werden können, indem die geforderte Idealverdunstungskennlinie, die einen linearen Verdunstungsverlauf hat und normiert ist, per Programm erzeugt wird. Der Prozessrechner ermittelt durch das gespeicherte Programm, abhängig von der Temperatur, Zeitdauer und der programmierten Funktion normierte relative Werte, die bei Abruf oder ständig mit den fest gespeicherten Faktoren gc, Kq, Kt und Ka fallweise multipliziert und digital angezeigt werden. Mit dem Sollwerttemperaturgeber ist dieser Zähler auch als Warmwasserkostenverteiler ausführbar.
Die bislang über den Nullpunkt hinaus vorgegebene Ealtverdunstungsmenge und die daraus resultierenden Fehler der Kostenberechnung für mehrere Nutzer einer Nutzeinheit innerhalb eines Abrechnungszeitraumes entfallen gänzlich.
Ebenfalls ist durch diese Erfindung die Falschanzeige bei niedrigen und hohen Temperaturen des Heizmittels ausgeschlossen.
Durch die Möglichkeit individuelle charakteristische Werte die Heizkörper betreffend einzugeben, abzuspeichern und im Programmablauf auszuwerten, erfordert die Herstellung von nur einem einheitlichen Gerätetyp, der den jeweiligen Erfordernissen ohne Umbau angepaßt werden kann.
Leerseite

Claims

Patentansprüche 1. Elektronisches ärmemeßgerät, d a d u r c h g e k e n nz e i c h n e t, daß physikalisch technische Größen in Strom- und Spannungsäquivalenteso umgeformt werden, daß diese durch elektronische Schaltungen oder systemkompatibei mit Hilfe eines Programmes in Verbindung mit Microprozessoren und Micro-Computerbausteinen ausgewertet und registriert werden.
2. Elektronisches Wärmemeßgerät nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die zur Auswertung notwendigen physikalischen Größen, wie Temperatur (3) und Durchflußmenge (E) während der Betriebsdauer gemessen werden.

Die über mehrere Zeitintervalle von einer Schaltung oder einem Programm (io, li) berechneten Werte werden in einem Summationsspeicher (12) aufaddiert und abgespeichert.
3. Elektronisches Wärmemeßgerät nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß abhängig von der gemessenen Temperatur (B) eine dieser entsprechende Durchflußmenge mittels eines Programmes (8) berechnet bzw. abgeleitet wird und dann beide Größen über die Zeit der Betriebsdauer integriert werden.
4. Elektronisches Wärmemeßgerät nach Anspruch 1, d a d u r c h k e n n z e i c h n e t, daß ein Programm (Z) in einem programmierbaren Schnittstellenbaustein die optimale lineare Verdunstungsfunktion simuliert und mit der am optimalen Montagepunkt gemessenen Temperatur (B) relative Verbrauchsanteile in Abhängigkeit von Zeitintervallen der Betriebsdauer errechnet.
5. Elektronisches Wärmemeßgerät nach Anspruch 1 und 2, d ad u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das in einem elektronischen Speicher den Rechenablauf der Subroutinen steuernde Hauptprogramm erst dann durch einen Impuls (6) aktiviert wird, wenn ein Vergleich (5) zwischen gemessener Temperatur (3) und Sollwerttemperatur (4) positiv ausfällt oder, wenn durch eine vom Durchflußmeßgerät (E) erzeugte Impulsfrequenz den Microprocessor aktiviert.
6. Elektronisches Wärmemeßgerät nach Anspruch 1, 2, 3 und 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß ein oder mehrere zusammengeschaltete Thermofühler ein Spannungs-oder Stromquivalent, abhängig von einer direkt gemessenen Temperatur (1) bzw. Temperaturdifferenz zwischen Vor- (1) und Rücklauftemperatur (2) erzeugen.
7. Elektronisches Wärmemeßgerät nach Anspruch 1, 2, 3 und 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Thermofühler (1, 2) bereits im Heizkörper manipulationssicher integriert werden und das elektronische Teil des Meßgebrätes auf nach außen geführte Kontaktstifte aufgesetzt werden kann, oder die bereits im Meßgerat eingearbeiteten Thermofühler (1) durch die Montage in indirektem Kontakt mit dem Heizmittel stehen.
8. Elektronisches Wärmemeßgerät nach Anspruch 1, 2, 3 und 4, d a dur c h g e k e n n z e i c h n e t, daß ein Sollwertgeber (4) in Ausfuhrung eines elektronischen Bauteiles oder einer Programmroutine mit Eingabe eines statischen Sollwertes erst dann die Elektronik aktiv werden läßt, wenn durch das Heizmedium selbst Wärmeabgabe stattfindet.
9. Elektronisches Wärmemeßgerät nach Anspruch 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die auszuwertenden Signale durch Analog-Digitalwandler oder Digital-Analogwandler den jeweiligen Erfordernissen angepaßt werden können.
10. Elektronisches Wärmemeßgerät nach Anspruch 8, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das bei Inbetriebnahme eines Heizmediums vom Vergleichsoperator (5) erzeugte Signal simultan einen Oszillator (7) ansteuert, der die Synchronisationsfrequenz und Integrationsfrequenz erzeugt.
11. Elektronisches Wärmemeßgerät nach Anspruch 1, 2, 3, 4 und lo, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Vergleichsoperator (5) in regelmäßigen Zeitintervallen abgefragt wird, ob dieser einen bestimmten Grenzwert über- oder unterschreitet.
12. Elektronisches Wärmemeßgerät nach Anspruch 3 und 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß ein Programm (8) abhängig von der Größe der Temperaturdifferenz (3) , abgeleitet von einem fest gespeicherten Grenzwert, sich die entsprechende Durchflußmenge berechnet. Das daraus abgeleitete Signal wird anschließend in eine Impulsfolge umgewandelt.
13. Elektronisches Wärmemeßgerät nach Anspruch 5, d ad u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die 3erechnung der Durchflußmenge (8) bei Anschluß eines externen Durchflußmeßgerätes (E) inaktiviert wird und die abgegebenen Impulse direkt verarbeitet werden.
14. ektronisches Wärmemeßgerät nach Anspruch 1, 2 und 3, d a d'u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Produkt der Signale aus Temperatur und Durchflußmenge anschließend über die Zeit der Betriebsdauer in Intervallen der Oszillatorfrequenz (.1) integriert werden.
15. Elektronisches Wärmemeßgerät nach Anspruch 1 und 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß im Summenspeicher (12) der für einen Zeitraum bis zu einem bestimmten Zeitpunkt registrierte Wert steht und über eine Digitalanzeige (D) sichtbar gemacht wird.
16. Elektronisches Wärmemeßgerät nach Anspruch 1, d ad u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die gesamte elektronische Schaltung in einem wärmeabweisenden Material, insbesondere Kunststoff, eingeschlossen ist.
17. Elektronisches Wärmemeßgerät nach Anspruch 1 und 16, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die gesamte Elektronik sich in einem Gehäuse befindet, das am Heizkörper befestigt wird und verplombt ist.
18. Elektronisches Wärmemeßgerät nach Anspruch 17, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß Knopfzellen (F) als Flachbatterien ausgeführt die Elektronik energetisch versorgen und sich ebenfalls im verplombten Gerät befinden.
19. Elektronisches Wärmemeßgerät nach Anspruch 1 und 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die auf Grund der linearen Verdunstungsfunktion errechneten Verbrauchsanteile mit festgespeicherten Faktoren gq, Kc, Kt und Ka fallweise mulitpliziert werden.

Zo. Elektronisches Wärmemeßgerät nach Anspruch 1 und 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die in einem Festwertspeicher eingegebenen Werte mittels eines Spezialadapters (9) jederzeit abrufbar sind, angezeigt und geändert werden können.