DE3239252C2 - Zur Heizkostenverteilung dienende Einrichtung zur Ermittlung des Energieverbrauches an mediendurchströmten Heizkörpern - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine insbesondere zur Heizkostenverteilung dienende Einrichtung zur Ermittlung des Energieverbrauches an medien-durchströmten Heizkörpern, in deren Vorlauf und Rücklauf je ein Temperaturfühler angeordnet ist, und schlägt zur Ermittlung der absoluten, einem Heizkörper zugeführten Energie vor, daß der Medien-Durchfluß in einzelnen Intervallen erfolgt derart, daß ein jeweils von einem Thermostat oder dergleichen in die Offenstellung gesteuertes Ventil in Abhängigkeit vom Verlauf der gespeicherten Differenzwerte der Temperaturfühler in die Schließstellung gesteuert ist.

Description

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Die Erfindung betrifft eine zur Heizkostenverteilung dienende Einrichtung zur Ermittlung des Energieverbrauches an mediendurchströmten Heizkörpern, gemäß Gattungsbegriff des Patentanspruches.

Es ist bekannt, zur Ermittlung der Wärmeabgabe von Raumheizkörpern (vergl. Zeitschrift »Heizung-Lüftung/ Klimatechnik-Haustechnik 32« (1981, Nr. 3, S. 136—138) aus der Vor- und Rücklauftemperatur des Heizmittelstromes die mittlere Oberflächentemperatur eines Heizkörpers zu bestimmen und zur Bestimmung der Wärmeenergieabgabe in Relation zu setzen zur Umgebungstemperatur des Heizkörpers. Dem System haftet eine erhebliche Ungenauigkeit an, bedingt dadurch, daß nach wie vor nur über eine gemittelte Oberflächentemperatur des Heizkörpers gearbeitet wird. Auch sind die daraus resultierenden Manipuliermöglichkeiten erheblich. Im übrigen ist keine Kopplung der Einrichtung mit anderen Steuerungssystemen der Heizung möglich, bspw. einem an sich bekannten Steuerungssystem dahingehend, daß der Vorlauf für das Heizmedium gesperrt wird bei öffnung eines Fensters.

Zur Ermittlung des Relativ-Anteiles einzelner Wohnungen an der verbrauchten Heizenergie eines gesamten Gebäudes während einer bestimmten Verrechnungsperiode ist es ferner bekannt (DE-OS 28 37 262) im Vor- und Rücklauf der Anlage je einen Temperaturfühler vorzusehen und mittels eines in Auf-Zu-Stellung arbeitenden Ventils den Durchlauf des Heizmediums jedes einzelnen Heizkörpers zu steuern. Die Stromaufnähme der einzelnen, jedem Heizkörper zugeordneten Magnetventile wird von einem Zentralrechner erfaßt und dient als relatives Maß für den anteiligen Energieverbrauch des Heizkörpers. Es wird die Differenz Vorlauf-Rücklauftemperatur gemessen, aber nur in der Heizzentrale, eine Durchflußmessung ist nicht vorhanden, so daß die Gesamtwärmemenge nicht bekannt ist. Die von einem Heizkörper aufgenommene und abgegebene Wärmemenge wird nich; ermittelt.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine gattungsgemäße Einrichtung so auszugestalten, daß unter Vermeidung der eingangs genannten Nachteile mit geringem Aufwand die einem Heizkörper zugeführte — und damit die von ihm abgegebene Wärmeenergie — möglichst genau zu erfassen, und zwar ohne Einbeziehung der Umgebungstemperatur.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die im Kennzeichen des Patentanspruches angegebene Erfindung.

Zufolge dieser Ausgestaltung ist eine gattungsgemäße Einrichtung geschaffen, die bei einfachem Aufbau eine hohe Genauigkeit in der Ermittlung der dem Heizkörper zugeführten Wärmemenge bringt Wesentlich ist die Festlegung eines Zeitpunktes zu dem das Ventil schließt so daß man einen Punkt bekommt an dem eine Volumeneinheit durch den Heizkörper gelaufen ist Aus dieser, dem Wasserwert des Heizkörpers und — wie gefunden wurde — nur noch kleinere Abweichungen ergibt sich dann die zugeführte Wärmemenge. Das im Vorlauf angeordnete Ventil wird von einem üblichen Thermostaten, bspw. von einem Raumthermostaten oder auch einer anderen Einheit zum Beispiel Zeitschalter, jeweils nur in die Offenstellung gesteuert Ab da steigt die Temperatur im Vorlauf. Zeitverzögert steigt die Temperatur im Rücklauf. Dabei wurde gefunden, daß diese nach dem öffnungszeitpunkt des Ventiles zunächst sogar leicht abfällt bzw. über eine gewisse Steigungsphase der Vorlauftemperatur zunächst gleich bleibt Das ist die Zeit, innerhalb welcher das im Heizkörper befindliche Heizmedium durch den neuen Zulauf zunächst aus dem Rücklauf herausgedrückt wird. Aus dem Differenzwert-Verlauf beider Temperaturfühler läßt sich nun genau der Zeitpunkt ermitteln, zu welchem genau eine Volumeneinheit oder ein ganzzahliges Vielfaches davon im Heizkörper gegen neu zugelaufenes Wasser ausgetauscht ist zu welchem Zeitpunkt das im Vorlauf angeordnete Ventil wieder in die Schließstellung tritt. So kommt man zu einer periodischen, volumenabhängigen Arbeitsweise im Durchlauf des Heizkörpers. Der aus dem Verlauf der Differenzwerte zu ermittelnde Schaltpunkt tritt äußerst ausgeprägt in Erscheinung und steht deshalb als eindeutiger, enger und damit genauer Schalt-Bereich zur Verfugung. Mittelt man dann zusätzlich die gespeicherten Temperatur-Differenzwerte und multipliziert sie mit (Volumen plus dem Wasserwert) = Wärmekapazität des jeweiligen Heizkörpers, so hat man — bei gleichzeitiger Berücksichtigung der entsprechenden spezifischen Wärme des Heizmediums — exakt die zugeführte — und damit auch abzugebende — Wärmemenge des Heizkörpers. Für die Berechnung über längere Zeitphasen werden diese Werte addiert bzw. integriert und in geeigneter Weise registriert. Je nach Stellung des Raumthermostates in Relation zur Raumtemperatur wiederholt, sich der entsprechende Vorgang dann zyklisch immer wieder. Das Ventil besteht vorzugsweise aus einem Magnetventil, welches in entsprechender Weise mit dem Thermostaten einerseits und mit dem Differenzbildner der Temperaturfühlerwerte verbunden ist. Dem Magnetventil der Einrichtung können noch weitere Steuerungsmöglichkeiten zugeordnet werden, wie bspw. diejenige eines Fensterkontaktes, einer Nachtabsenkung oder dergleichen.

Auf der Skizze 1 ist dargestellt das Diagramm der Vorlauftemperatur, Rücklauftemperatur und der Differenzwerte dieser beiden Temperaturen in Abhängigkeit Zeit/Temperatur. Der Zeitpunkt O des Diagrammes ist derjenige, zu welchem der Thermostat das im Vorlauf angeordnete Ventil in die Offenstellung gesteuert hat. Der im Vorlauf unmittelbar in Nachbarschaft des Heizkörperanschlusses sitzende Temperaturfühler registriert sofort den Temperaturanstieg im Vorlauf unter asymptotischer Annäherung auf eine konstante Temperatur, die abhängig ist von der vom Heizaggregat zur Verfügung gestellten Heizmediumtemperatur. Der in unmittelbarer Nachbarschaft des Rücklauf-Anschlusses des Heizkörpers angeordnete zweite Temperaturfühler

registriert zunächst noch keine Temperaturerhöhung. Diese beginnt bei dem im Diagramm gemessenen Beispiel erst nach ca. 25 SeIc. Die Rücklauf temperatur steigt ab dann auch an und nähert sich asymptotisch einem bestimmten oberen Grenzwert Die Differenz der beiden Temperaturkurven zeigt deutlich ein etwa bei 1 Min. liegendes Maximum. Dieses bildet den Schaltbereich zur Steuerung des Ventiles in die Schließstellung. Durch Asymptoten, gelegt an den aufsteigenden und abfallenden Abschnitt beiderseits des Maximums, läßt sich ein ganz exakter charakteristischer Schaltpunkt festlegen. Aus dem Füllvolumen plus Wasserwert und den gleichzeitig registrierten Temperaturen läßt sich unter Berücksichtigung der spezifischen Wärme des Heizmediums diu zugeführte Wärmemenge errechnen, und zwar, wie gefunden wurde, in sehr genauer Weise sowohl bei kleinen oder großen Heizkörpern als auch bei den heute üblicheren Stahlheizkörpern wie bei den früher gebräuchlichen Gußheizkörpern b'w. sowohl bei Anlagen mit und ohne Umwälzpumpen.

Das Diagramm 2 stellt einen Registrierstreifen dar, und zwar die Temperaturdifferenz in Relation zur Zeit bei unter konstantem Zufluß ausgetauschten Wasservo- !ümen dar bei einem Heizkörper, Gußradiator, Volumeninhalt ca. 20!, 20 Glieder, Höhe 580 mm, Tiefe 150 mm, Länge 1200 mm, Gewicht 120 kg ergibt Wasserwert von 120 χ 0,129 = 15,41.

Aus dieser Darstellung ergibt sich, daß etwa auf der Hälfte des abfallenden Abschnittes jeweils das Volumen plus Wasserwert des Heizkörpers ausgetauscht ist. Idealisiert man den abfallenden Abschnitt zu einer e-Funktion, so dürfte der Punkt des komplett ausgetauschten Volumens plus Wasserwert beim e-ten Teil der Anfangsamplitude liegen.

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Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Zur Heizkostenverteilung dienende Einrichtung zur Ermittlung des Energieverbrauches an mediendurchströmten Heizkörpern, in deren Vorlauf und Rücklauf je ein Temperaturfühler angeordnet ist und ein Ventil in Auf-Zu-Stellung arbeitend das Heizmedium steuert und die Differenz der Temperaturen über dem Durchflußvolumen integriert, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil aus seiner Auf-Stellung intervallmäßig jeweils wieder in Abhängigkeit vom Austausch des Heizkörpervolumens in die Zu-Stellung gesteuert ist und daß die Erreichung des Austausches aus den Differenzwerten der Temperatur von Vor- und Rücklauf abgeleitet ist