DE3210901A1

DE3210901A1 - Vorrichtung zur ermittlung der warmwassermenge und des sich daraus ergebenden waermeverbrauches bei warmwasserheizungen

Info

Publication number: DE3210901A1
Application number: DE19823210901
Authority: DE
Inventors: Jürgen Dipl.-Phys. Dr. 2000 Norderstedt Burmeister; Ulrich von Dr. 2359 Kisdorf Essen
Original assignee: Philips Patentverwaltung GmbH
Current assignee: Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Priority date: 1982-03-25
Filing date: 1982-03-25
Publication date: 1983-09-29

Description

PHILIPS PATENTVERWALTUNG GMBH PHD 82-043

Vorrichtung zur Ermittlung der Warmwassermenge und des sich daraus ergebenden Wärmeverbrauches bei Warmwasserheizungen

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Ermittlung der Warmwassermenge, die einem durch Thermostatventile gesteuerten Heizkörper in einem geschlossenen Kreislauf mit vorgegebenem Druck zugeführt wird, und eine Einrichtung zur Ermittlung des Wärmeverbrauches bei Warmwasserheizungen unter Verwendung dieser Vorrichtung.

Aus dem DE-GM 80 02 582 ist eine Vorrichtung zur Ermittlung des Wärmeverbrauches bei Warmwasserheizungen bekannt. Ein rotierend angeordnetes Wasserkammerrad dient hierbei als Wasserdurchlaufmesser. Da die Meßvorrichtung ein rotierendes Teil aufweist, können bei dieser Meßmethode Verschleiß und Störungen auftreten. Diese Meßmethode ist außerdem ungenau, da auf diese Weise nur die Menge des Wärme abgebenden

!5 Mediums gemessen werden kann, und die thermischen Vorgänge im beheizten Raum unberücksichtigt bleiben.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine einfache, genaue, verschleiß- und wartungsfreie Möglichkeit zur Ermittlung der Warmwassermenge und eine Einrichtung zur Erfassung des sich daraus ableitbaren Wärmeverbrauches einer Warmwasserheizung zu schaffen.

Diese Aufgabe, einen einfachen und betriebssicheren Warmwassertnengenmesser zu schaffen, wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Ventile mit elektrischen Sensoren zur Erfassung der Ventilöffnungsweite versehen sind. Die aus der Ventilöffnungsweite abgeleitete Warmwassermenge bzw. das sich daraus ergebende elektrische Signale kann gemäß einer Weiterbildung der Erfindung in einfacher Weise unter Erfassung der Temperaturdifferenz zwischen der Vorlauftemperatür

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und der Rücklauftemperatur des Warmwassers von einer elektrischen Schaltung zur Bildung des Produktes aus Warmwassermenge und Temperaturdifferenz und somit zur Berechnung des Wärmeverbrauches ausgewertet werden.

Da diese Einrichtung keine mechanisch bewegten Teile aufweist, sind mechanische Störungen und störende Geräusche vermieden. Diese Einrichtung arbeitet verschleißfrei und ist sehr wartungsfreundlich. In Ausgestaltung der Erfindung _1Q werden die elektrischen Sensoren zur Erfassung der Ventilöffnungsweite vorteilhaft als induktive Geber ausgebildet, wobei auf den Ventilstößeln ferromagnetische Teile aufgesetzt sind.

In Ausgestaltung der Erfindung wird der Auswerteschaltung eine digitale Anzeige für den Wärmeverbrauch zugeordnet. Die digitale Anzeige bietet energiebewußten und sparsamen Wärmeverbrauchern den Vorteil, jederzeit zu wissen, wie groß die gerade verbrauchte Energiemenge und gegebenenfalls auch die bisher verbrauchte Wärme sowie die Heizkostenabrechnung ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 das mit einem induktiven Geber versehene Thermostatventil,

Fig. 2 die gesamte Einrichtung zur Ermittlung des Wärmeverbrauches.

In Fig. 1 ist ein Thermostatventil 1 dargestellt, das aus einem herkömmlichen Ventil 2 und einem mit diesem Ventil 2 über ein Gewinde 3 drehbar angeordneten Temperaturregler besteht. Der Ventilstößel 5, dessen Position die Weite der Ventilöffnung 6 bestimmt, ist entlang der Rotationsachse längsverschiebbar gelagert. Über die mit dem Ventilstößel 5 fest verbundene Scheibe 8 wird der Ventilstößel 5 von der

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Feder 9 gegen einen gasgefüllten dosenförmigen Hohlkörper gedrückt. Die Seitenwand des Hohlkörpers 10 ist als Wellrohr 11 ausgebildet, so daß das Innenvolumen des Hohlkörpers 10 durch Verschieben der Bodenplatte 12 in Richtung der Achse 7 veränderlich ist. An dem Ventilstößel 5 ist ein ringförmiges ferromagnetisches Teil 13 befestigt, das in die ringförmige Spule 14 taucht. Die Spule 14 ist über eine Haltevorrichtung 16 mit dem Ventil 2 fest verbunden, während die Bodenplatte 12 des Hohlkörpers 10 gemeinsam mit dem Ventilstößel 5, dem ferromagnetischen Teil 13 und der kreisförmigen Platte 8 gleichsinnige Bewegungen in Richtung der Achse 7 ausführen.

Ist das Gehäuse 15 des Temperaturreglers 4 beispielsweise über ein Rechtsgewinde 3 drehbar gelagert, und wird das Gehäuse 15 gegen den Uhrzeigersinn verdreht, verschiebt sich wegen des vorerst noch konstanten Volumens des Hohlraumes 10 sowohl das Gehäuse 15 des Temperaturreglers 4, als auch der Boden 12 des Hohlkörpers 10, und damit auch das ferromagnetische Teil 13 gemeinsam mit dem Ventilstößel 5 derart, daß sich die Ventilöffnung 6 vergrößert. Als Folge davon fließt mehr warmes Wasser durch das Ventil 2, wodurch sich die Raumtemperatur erhöht. Das bewirkt wiederum eine Vergrößerung des Volumens des Hohlkörpers 10, so daß eine zur ursprünglichen das Ventil öffnende Bewegung gegensinnige Bewegung des Ventilstößels 5 das Ventil 2 so weit schließt, bis sich ein temperaturabhängiger Gleichgewichtszustand einstellt. Das ferromagnetische Teil 13 bewegt sich entsprechend der Ventilöffnungsweite 6 in der ringförmigen Spule 14. Der sich daraus ergebende Scheinwiderstand der Spule 14 ist ein Maß für die Öffnungsweite und damit für die das Ventil durchfließende Warmwassermenge. Zum Wärmetransport können auch andere flüssige oder gasförmige Medien verwendet werden.

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Das Thermostatventil 1 kann als handelsübliches Thermostatventil ausgebildet sein, das als Zusatz einen kapazitiven oder induktiven Geber zur Erfassung der Ventilöffnungsweite aufweist.

In Fig. 2 ist die gesamte Einrichtung zur Ermittlung des Wärmeverbrauches bei Warmwasserheizungen schematisch dargestellt. Das Thermostatventil 1 ist in Strömungsrichtung des Warmwassers dem Heizkörper 17 vorgelagert. Dargestellt ist die Auswerteschaltung 18, die über eine Signalleitung 19a mit einem Temperaturmeßglied 20 für die Vorlauftemperatur und über die Signalleitung 19d mit dem Temperaturmeßglied für die Rücklauftemperatur des Warmwassers verbunden ist. Das Temperaturmeßglied 22 steht in gutem Wärmekontakt zum Warmwasser und kann gegen gewollte Manipulation durch Verplombung gesichert sein. Über die Signalleitung 19b ist die Auswerteschaltung 18 mit einer digitalen Anzeige 21 für den Wärmeverbrauch verbunden. Über eine Signalleitung 19c ist die Auswerteschaltung 18 mit dem Stellungsfühler des Temperaturreglers 4 verbunden.

Zur Ermittlung des WärmeVerbrauches wird der Auswerteschaltung 18 neben der im Thermostatventil 1 gemessenen Ventilöffnungsweite, die eine durchlaufproportionale Größe darstellt, ein Temperaturdifferenzwert zwischen der vom Temperaturmeßglied 20 gemessenen Vorlauftemperatur und der vom Temperaturraeßglied 22 gemessenen Rücklauftemperatur des Warmwassers zugeführt und daraus die jeweils verbrauchte Wärmemenge dann über die Zeit berechnet.

Hierfür gilt die an sich bekannte Beziehung:

J m (t_v-t_R)dT
wobei

q = c _
ο

(ρ PHD 82-043

q - verbrauchte Wärmemenge

c - spezifische Wärme des Warmwassers

T - Zeit

m - Flüssigkeitsmenge/ pro Zeiteinheit = Durchlauf

ty - Vorlauftemperatür

t_R - Rücklauftemperatür

bedeuten.

Die Auswerteschaltung 18 ist aus handelsüblichen Verstärkerschaltungen und analogen oder digitalen Verknüpfungsschaltungen aufgebaut.

Die Auswerteschaltung 18 kann beispielsweise als Mikrocomputer ausgebildet sein, in dessen Lesespeicher die Ventilcharakteristik und ein Auswerteprogramm abgelegt sind. In einem Schreib-Lesespeicher sind die Meßdaten und die daraus berechneten Werte der verbrauchten Wärmemenge gespeichert. Vorlauf- und Rücklauftemperatür sowie die Ventilstellung werden periodisch abgefragt, wodurch die erforderliche elektrische Leistung kleingehalten werden kann und Batteriebetrieb möglich ist.

Dadurch ist ein rein dezentraler Betrieb ohne Installationsaufwand möglich.

Claims

PHD 82-043 PATENTANSPRÜCHE:

1. Vorrichtung zur Ermittlung der Warmwassermenge, die einem durch Thermostatventile gesteuerten Heizkörper in einem geschlossenen Kreislauf mit vorgegebenem Druck zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventile (1) mit elektrischen Sensoren zur Erfassung der Ventilöffnungsweite versehen sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen Sensoren zur Erfassung der Ventilöffnungsweite als induktive Geber (13, 14) ausgebildet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf den Ventilstößeln (5) ferromagnetische Teile (13) aufgesetzt sind.

4.) Einrichtung zur Ermittlung des WärmeVerbrauches bei Warmwasserheizungen unter Verwendung einer Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die von der Ventilöffnungsweite abgeleitete Warmwassermenge und die Temperaturdifferenz zwischen der Vorlauftemperatür und der Rücklauftemperatur des Warmwassers einer Auswerteschaltung (18) zur Bildung des Produktes aus Warmwassermenge und Temperaturdifferenz zugeführt werden.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Auswerteschaltung (18) eine digitale Anzeige (21) für den Wärmeverbrauch zugeordnet ist.