DE3123336A1

DE3123336A1 - Waermezaehler

Info

Publication number: DE3123336A1
Application number: DE19813123336
Authority: DE
Inventors: Mario 10051 Avigliana Torino Palazzetti
Original assignee: Centro Ricerche Fiat SCpA
Current assignee: Centro Ricerche Fiat SCpA
Priority date: 1980-06-17
Filing date: 1981-06-12
Publication date: 1982-04-01
Also published as: FR2484640A1; GB2077928A; IT8053304V0

Description

I-1OO4-3 Orbassano (Turin)
Italien

Vertreter;

Kohler-Schwindling-Späth
Patentanwälte
Hohentwielstraße 4-1

7000 Stuttgart 1

Wärmezähler

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Wärmezähler. Si? betrifft insbesondere eine Vorrichtung, welche die Wärmemenge anzeigt, die im Laufe der Zeit zwischen einem Radiator und dem Raum, in dem der Radiator angeordnet ist, ausgetauscht wird^yEs ist bekannt, daß wegen der beträchblichen und steigenden Schwierigkeiten bei der Beschaffung von

Primärenergie, wie beispielsweise in Form von Erdöl, der Ärger und die Kosten, denen der Verbraucher gegenübertreten muß, fortlaufend zunehmen. Insbesondere in dem Fall, in dem die Energie zum Beheizen von Bäumen benutzt wird, und hierbei wiederum·speziell in dem Fall, in dem die Heizkosten auf eine Anzahl von Verbrauchern in dem gleichen Gebäude verteilt werden müssen, ergibt sich das Problem der korrekten Verteilung der Ausgaben auf die Verbraucher auf der Basis des tatsächlichen Verbrauches an Heizenergie. Tatsächlich würde eine korrekte Belastung vermeiden, daß ein abwesender Verbraucher oder ein Verbraucher, der die Temperatur in seiner Wohnung niedrig hält, zu Unrecht belastet wird, und es würde darüberhinaus alle anderen Verbraucher veranlassen, die Temperatur in ihren Wohnungen sorgfältiger zu überwachen, mit den unzweifelhaften Vorteilen sowohl bezüglich des Gesichtspunktes der Energieeinsparung als auch im Hinblick auf die Kosten.

Es sind gegenwärtig Vorrichtungen erhältlich, die eine Angabe über die Wärmeenergie liefern, welche von einem Radiator auf einen Baum übertragen wird. Diese Vorrichuungen können im wesentlichen in zwei Gruppen unterteilt werden, nämlich eine Gruppe von Vorrichtungen, die zu ihrem Betrieb mit elektrischer Energie gespeist werden müssen,und eine Gruppe von Vorrichtungen, die eine solche Energiezufuhr nicht benötigen. Im Hinblick auf die hohen lnstallationskosten, welche die Vorrichtungen der ersten Gruppe verursachen, werden gegenwärtig nur Vorrichtungen der- zweiten Gruppe in Betracht gezogen. Unter diesen befinden sich Vorrichtungen, die als "Verdampfungskerzen" bezeichnet werden und dazu bestimmt sind, am Radiator angebracht zu werden. Sie besnehen im wesentlichen aus" · einem Hohlkörper oder Gefäß mit einem ersten Raum, der

eine Flüssigkeit enthält, welche die Temperatur des Radiators annehmen kann und als Funktion des absoluten Wertes verdampft, den diese Temperatur annimmt. Indem die Flüssigkeitsmenge bestimmt wird, die in dem ersten Eaum oder Abteil verbleibt,oder aber die Menge der Flüssigkeit, die verdampft und in einem zweiten Abteil der Vorrichtung gesammelt wurde, wird eine Anzeige erhaluen, die im wesentlichen dem Zeitintegral über die von dem !Radiator angenommene Temperatur proportional ist. Obwohl diese Vorrichtungen in großem Umfang im Gebrauch sind, haben sie manche Nachteile.

Vor allem ist die Verdampfung der Flüssigkeit nur eine Funktionier Temperatur, die der Radiator erreicht, während die Wärmemenge, die' der Radiator an den Raum abgibt, in dem er sich befindet, von der Temperaturdifferenz zwischen dem Radiator und dem Raum abhängt. Daher ist die Anzeige, die von diesen bekannten Vorrichtungen geliefert wird, prinzipiell nicht korrekt. Da weiterhin die Temperatur des Radiators nicht an allenStellen gleich ist und, aus wirtschaftlichen Gründen, für Jeden Radiator nur ein einziger Wärmemesser verwendet wird, ist es stets besonders schierig, die günstigste Stelle zum Anbringen der Vorrichtung am Radiator zu wählen. Endlich ist die von solchen Vorrichtungen gelieferte Anzeige ein relativer Wert, weil es nichr mög- ■ lieh ist, für Jeden Radiator eine Vorrichtung vorzusehen, welche die strukturellen Besonderheiten des Radiators berücksichtigt, wie beispielsweise die Anzahl der Radiatorelemente. Daher muß für Jede Vorrichtung eine Umrechnungstabelle vorgesehen werden, die gestattet, für jeden Radiator die erzeugte Wärmemenge aufgrund der Kenntnis der Menge der verdampften Flüssigkeit zu ermitteln.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Wärmezähler zu schaffen, der es ermöglicht, die vorstehend angegebenen Nach-ceile der bekannten Vorrichtungen zu vermeiden.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung durch einen Wärmezähler zum Messen der Wärmemenge, der von einem strahlenden Körper an einen Saum abgegeben wird, in dem sich der strahlende Körper befindet, gelöst, der dadurch gekennzeichnet ist,

daß am stahlenden Körper die Meßlötstelle und innerhalb des Baumes die kelte Lötstelle wenigstens eines Thermoelemen tes derart; .ängeordneυ ist, daß die Meßlötstelle die Temperatur des strahlenden Körpers und die kalte Lötstelle die im Raum herrschende Umgebungstemperatur annimmt und das Thermoelement ein elektrisches Spannungssignal liefert, dessen Größe von der Differenz zwischen der Temperatur des strahlenden Körpers und der Temperatur des genannten Raumes abhängt , und

daß ein elektrische Ladungen integrierendes Meßgerät vorgesehen ist, das eine dem Zeitintegral der elektrischen Energie, die mit dem von dem Thermoelement gelieferten elektrischen Spannungssignal verknüpft ist, proportionale Anzeige liefert.

Die Erfindung wird im folgenden anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles, auf das die Erfindung jedoch nicht beschränkt ist, näher beschrieben und erläutert.

Es zeigen.

Fig. 1 einige Teile des erfindungsgemäßen Wärmezählers, installiert gemäß einem Anwendungs- . beispiel, und

Fig. 2 das elektrische Schaltbild des in Fig. 1 teilweise dargestellten Wärmezählers.

In Fig. 1 bezeichnet die Bezugsziffer 10 allgemein einen Radiator bekannter Art, der aus einer Anzahl Radiatorelemente 11 besteht, die von einem Heiz,fiuid durchströmt werden. Auf dem Radiator 10 ist eine Anzahl von "Meßlötstellen" 1b·, 2b, 5b, 4b, 5b, 6b, 7b, 8b entsprechender Thermoelemente te. ,tCp_t te,, tc^, te,-, "fcCg» ^c₁-, und tc_g, die in Fig. 2 dargestellt sind, angeordnet. Im einzelnen sind die ersten vier Meßlötstellen in dem oberen Bereich des Radiators 10 angeordnet, also an der Seite, an der das Heizfluid zugeführt wird, während die anderen vier Meßlötstellen im unteren Bereich des Radiators 10 angeordnet sind.

Wie Fig. 2 zeigt, weist jedes Thermoelement te., tc₂, tc^ tc^, te,-, tCg, tCo und to« eine entsprechende kalte Lötstelle 1a, 2a, 3a, 4-a, 5a, 6a, 7a und 8a auf, welche kalten Lötstellen zu den Meßlötstellen der benachbarten Thermoelemente in Serie geschaltet und in einem (nicht dargestellten) Behälter angeordnet sind, der sich in einem Bereich des Raumes, in dem der Radiator installiert ist, befindet, wo er die Umgebungstemperatur annehmen kann» Die genannten, in Serie geschalteten Thermoelemente bilden insgesamt einen aktiven, thermoelektrische!! Wandler 15» der an seinen Klemmen 13, 14- ein elektrisches Signal erzeugt, das von der Temperaturdifferenz zwischen

dem Radiator 10 und dem Raum abhängt, in dem der Radiator 10 installiert ist.

Die Klemme 13 ist mit den ersten Enden veränderbarer Widerstände 16, 17 verbunden. Das zweite Ende des Widerstandes 16 ist mit der ersten Klemme eines elektrische Ladungen integrierenden Heßgerätes 18 verbunden, während das zweite Ende des Widerstandes 17 sowohl mit der Klemme 14 als auch der zweiten Klemme des integrierenden Meßgerätes 18 verbunden ist. Die Widerstände 16 und 17 bilden insgesamt ein passives Dämpfungsnetzwerk 20, welches es gestattet, die von dem Wandlerelement 15 erzeugten und dem integrierenden Meßinstrument 18 zugeführten Spannungs- und Stromwerte einzustellen. Das integrierende Meßgerät ist von bekannter Art und weist eine rechteckige Frontplatte 21 mit einer geradlinigen Skala 22,,die von einer Anzahl Strichkerben gebildet wird, und eine nicht dargestellte Kapillarrohre auf, in der sich zwei Quecksilbersäulen 23a, 23b und eine elektrolytische Flüssigkeit 24 befinden, die zwischen den beiden Quecksilbersäulen angeordnet ist. Mehr im einzelnen trennt die Flüssigkeit 24 die Menisken der beiden Säulen 23a, 23b, ohne jedoch die elektrische Kontinuität'zwischen den Säulen · zu unterbrechen, und erlaubt weiterhin, auf der Skala 22 die Bestimmung der genauen Lage, welche die Menisken der beiden Säulen 23a und 23b einnehmen. Beim Gebrauch ist die Verschiebung des Elektrolyten in der einen oder anderen Richtung der Menge an elektrischer Ladung propor- · tional, welche in der einen oder anderen Richtung über die Klemmen des integrierenden Meßgerätes 18 geleitet wird. Ein entsprechendes Gerät, das äußerst genau und auch bezüglich der Mindestspannungen, die an die Klemmen anzulegen sind, sehr empfindlich ist, wird gegenwärtig

von der Firma "CURTIS IKDAOHROIi" unter der Bezeichnung "electrolytic integrating meter" geliefert.

Die Thermoelemente te. bis tcg_? das- integrierende Meßgerät 18 und ggf. das Dämpfungsnetzwerk 20 bilden ein Gerät 25, welches die Menge der Wärme mißt, die im Verlauf der Zeit von dem Radiator 10 an die Umgebung abgegeben wird.

Anschließend wird nun anhand der Fig. 1 und 2 die Arbeitsweise des Gerätes 25 unter der Annahme beschrieben, daß das Heizfluid das Innere jedes Elementes 11 des Radiators 10 durchfließt. Unter diesen Bedingungen wird eine Temperaturdifferenz zwischen den Meßlötstellen 1b bis 8b, welche im wesentlichen die Temperatur des Heizfluids ha- · ben, und den kalten Lötstellen la bis 8a erzeugt, welche die Umgebungstemperatur besitzen. Demgemäß erzeugt jedes Thermoelement te,, bis tc_ß eine elektromotorische Kraft, die der obengenannten Temperaturdifferenz proportional ist und die zu den elektromotorischen Kräften addiert wird, die von den benachbarten Thermoelementen erzeugt werden. Demgemäß besteht zwischen den Klemmen 13 und 14 eine Gleichspannung, die einen Stromfluß durch das integrierende Meßgerät 18 erzeugt, so daß durch Überwachen der Verschiebung des Elektrolyten 24 relativ zur Skala die Möglichkeit besteht, eine Anzeige für·die Wärmeenergie zu erhalten, die der Radiator 10 an die Umgebung abgegeben hat.

Wenn der Elektrolyt 24 ein Ende der Skala 22 erreicht ■ hat, ist es ausreichend, die Stromrichtung umzukehren, indem beispielsweise die Klemmen 13 und 14 vertauscht werden, wodurch auch die Richtung der Verschiebung des

Elektrolyten selbst umgekehrt wird. Es ist zweckmäßig, das Dämpfungsnetzwerk 20 in solcher Weise einzustellen, daß nicht mehr als eine Folaritatsumkehrung für jede jährliche Heizperiode erforderlich ist.

Die Analyse der Eigenschaften der nach den Lehren der Erfindung ausgebildeten Vorrichtung 25 läßt erkennen, daß diese Vorrichtung die Wachteile der oben behandelten bekannten Vorrichtungen vermeidet.

Vor allem erfolgt die Messung der Wärmemenge, die von dem Radiator an die Umgebung abgegeben wird, in einer prinzipiell korrekten Weise, weil nun die Messung die Temperaturdifferenz anstelle des absoluten Wertes der vom Radiator erreichten Temperatur berücksichtigt.

Weiterhin fiih-rt" die Kombination eines aktiven thermoelektrischen und extrem genauen Sensors, wie es ein Thermoelement ist, mit einem elektrische Ladungen integrierenden Meßgerät, das auf minimale Signalwerte anspricht und ebenfalls extrem genau' ist, wie beispielsweise das elektrolytische integrierende Meßgeräte der Firma INDACHRON, zu einem Wärmemesser hoher Präzision, der zugleich keinen Netzanschluß benötigt. Dank der geringen Kosten der verwendeten Komponenten ist auch das erfindungsgemäße Gerät selbst außerordentlich wirtschaftlich, so daß es zu einem sehr geringen Preis vertrieben werden kann.

Die von dem integrierenden Meßgerät 18 gelieferte Anzeige kann in üblichen Einheiten erfolgen, wie es Fig. 2 zeigt, oder, bei geeigneter Justierung der das Dämpfungsnetzwerk bildenden Widerstände 16, 1? auch in Wärmeeinheiten. "Wenn die Vorrichtung 25 zur Messung der Wärmemenge benutzt werden soll, die von Radiatoren mit

unterschiedlichem Aufbau oder mit einer unterschiedlichen Anzahl von Elementen gebildet wird, ist es ausreichend, das Dämpfungsnetzwerk 20 auszutauschen.

Endlich versteht es sich, daß Modifikationen und Variationen gegenüber dem als Ausführungsbeispiel beschriebenen Gerät 25 möglich sind, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

Beispielsweise könnte die Skala 22 des integrierenden Meßgerätes 18 längs des Rohres, welches die Flüssigkeit enthält, verschiebbar sein, um die Stellung des Elektrolyten 24 zu Beginn der Saison jeden Jahres mit dem Skalen-Nullpunkt- in Deckung bringen zu können. Unter Berücksichtigung der Tatsache, daß die Verschiebung des Elektrolyten 24- in entgegengesetzten Richtungen stattfinden kann, könnten auf der Skala 22 weitere Skalenstriche angebracht sein, die zu der ..in Fig. 2 dargestellten Skala in entgegengesetzter Richtung zunehmende Werte bezeichnen.

Um in einer Wohnung das Ablesen der Gesamtmenge der von den.in den verschiedenen Räumen installierten Radiatoren an die Umgebung abgegebenen Wärme zu erleichtern, kann in jedem Raum ein Wandler 13 mit dem entsprechenden passiven Dämpfungsnetzwerk 20 angeordnet und ein einziges elektrolytisches integrierendes Meßgerät. 18 vorgesehen sein, dem die Signale, die von den verschiedenen Wandlern erzeugt und mittels der zugeordneten passiven Dämpfungsnetzwerke korrigiert worden sind, zugeführt werden. In diesem Fall sollten die Ausgangsklemmen dieser passiven Netzwerke in solcher Weise in Serie geschaltet sein, daß die entsprechenden elektrischen Signale miteinander in Phase sind.

Leerseite

Claims

<a * ♦ Patentansprüche Γ 1

1./ Wärmezähler zum Messen der Wärmemenge, die von einem strahlenden Körper an einen Raum abgegeben wird, in dem sich der strahlende Körper befindet,

^ . ' dadurch gekennzeichnet, daß am strahlenden .Körper (10) die Meßlötstelle (1b) und innerhalb des Raumes die kalte Lötstelle (1c) wenigstens eines Thermoelementes (te.) derart' angeordnet sind, daß die Meßlötstelle (1b) die Temperatur des strahlenden Körpers (10) und die kalte Lötstelle (ic) die im Raum herrschende Umgebungstemperatur ρητή mint und das Thermoelement ein elektrisches Spannungssignal liefert, dessen Größe von der Differenz zwischen der Temperatur des strahlenden Körpers (10) und der Temperatur des genannten Raumes abhängt, und daß ein elektrische Ladungen integrierendes Meßgerät·(18)

^ltea" vorgesehen ist, das eine dem Zeitintegral der

elektrischen Energie, die mit dem von dem Thermoelement gelieferten elektrischen Spannungssignal verknüpft ist, proportionale Anzeige liefert.

2. Wärmezähler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Anzahl von in Serie geschalteten Thermoelementen (te. bis tc_g) umfaßt.

3. Wärmezähler nach Anspruch 2,· dadurch gekennzeichnet, daß jedes der Thermoelemente (te,, bis tCr.) eine Meßlötstelle (1b bis 8b) aufweist, die an einer zugeordneten Stelle des strahlenden Körpers (10) .angeordnet ist.

4. Wärmezähler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrische Ladungen integrierende Meßgerät (18) ein elektrolytisches Meßgerät ist.

5. Wärmezähler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem !Thermoelement (te,,) und dem elektrische Ladungen integrierenden Meßgerät (18) ein passives Dämpfungsnetzwerk (20) angeordnet ist.

6. Wärmezähler nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das passive Dämpfungsnetzwerk (20) ein oder mehr veränderbare Widerstände (16, 17). enthält.