DE2613111A1

DE2613111A1 - Waermemengen- und waermeleistungszaehler

Info

Publication number: DE2613111A1
Application number: DE19762613111
Authority: DE
Inventors: Artur Dr Ing Seibt
Original assignee: Heliowatt Werke Elektrizitaet GmbH
Current assignee: Heliowatt Werke Elektrizitaet GmbH
Priority date: 1976-03-24
Filing date: 1976-03-24
Publication date: 1977-10-06
Also published as: DE2613111B2; DE2613111C3

Description

RFTeIOWATT WERKE
Elektrizitäts-Gesellschaft mbH Wärmemengen- und Wärmeleistungszähler Die Erfindung bezieht sich auf einen Wärmemengen- und Wärmeleistungszähler, der elektronisch oder teilelektronisch die verbrauchte Wärmemenge und/oder Wärmeleistung aus dem Mediumsdurchfluß und der Temperaturdifferenz zwischen Mediumsvorlauf und -rücklauf ermittelt und in Anzeigevorrichtungen speichert.
Wärmemengen- und Wärmeleistungszähler dienen der Feststellung verbrauchter Wärme zur objektiven Verrechnung der anteiligen Kosten der Verbraucher untereinander bzw. zwischen dem Wärmeerzeuger und dem Verbraucher. Vorzugsweise zwei Betriebsgrößen dienen als Verbrauchsmaßstab: die Wärmeleistung, gemessen in Kilojoule pro Stunde als Maß der Wärmemenge pro Zeiteinheit, und die Wärmemenge, gemessen in Kilojoule als Verrechnungsbasis. Dabei werden die Temperaturdifferenz des Heizmediums zwischen Vor-und Rücklauf und der Mediumsdurchfluß wahrend eines bestimmten Zeitabschnittes (oder fortlaufend bei Wärmemengenmessung) gemessen.
In bekannten Einrichtungen werden diese Temperaturdifferenzen und die Durchflußmengen in elektrische Signale umgesetzt, in einen der Temperaturdifferenz und dem Durchfluß proportionalen Gleichstrom umgeformt und zur Wärmeleistungsanzeige einem Instrument zugeführt. Der so gewonnene Gleichstrom bildet außerdem die Eingangsgröße für einen Stromintegrator mit einem Rollenzählwerk als Mengenerfassungsinstrument.
Ferner sind Geräte bekannt, die mit einer Impulskontaktsteuerung versehen sind, bei denen die mengenabhängigen Impulse mit Impulsen, die proportional der Temperaturdifferenz sind, verknüpft werden.
Allen diesen bekannten Wärmemengenzählern ist gemeinsam, daß sie eine Stromversorgung für das Meßwerk benötigen. Eine separate Stromversorgung ist jedoch unwirtschaftlich, da sie außer dem installierenden und überwachenden Monteur einen mit entsprechenden Aufgaben betrauten Elektriker erfordert, bei Netzausfall keine Registrierung erlaubt und ferner zu viele Manipulationsmöglichkeiten bietet. Aus letzteren Gründen ist bereits bekannt, den Wärmemengenzahler zusätzlich oder allein mit einer Batterie zu versehen, die die Stromversorgung gewährleisten soll. Die Zuverlässigkeit und die Lebensdauer bekannter Batterien sind å jedoch bei den gegebenen Umständen, wie z. B. die hohen Temperatureinwirkungen, unzureichend. Weiterhin ist die regelmäßige Auswechselung der Batterien personalintensiv und damit unwirtschaftlich. Bei jährlicher Ablesung in Haushalten wären Millionen Batterien auszuwechseln.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen elektronisch gesteuerten Wärmemengen- und Wärmeleistungszähler mit autarker Stromversorgungseinrichtung zu schaffen, der unabhängig von einem Elektrizitäts-Energieverteilernetz ist und keine zusätzliche Stromquelle benötigt.
Diese Aufgabe ist durch die Erfindung, wie sie in den kennzeichnenden Teilen der Patentansprüche dargestellt ist, gelöst und wird nachfolgend näher erläutert.
Die aus der Temperaturdifferenz und der Durchflußmenge gewonnenen Daten werden durch elektronische Baugruppen, wie Metalloxid-Halbleiterbausteine (z. B. CMOS) in elektrische Signale gewandelt, die zum Betreiben von Anzeigeeinrichtungen dienen, vorzugsweise mechanischen Rollen- oder Schrittschaltwerken. Die für die elektronischen Baugruppen erforderliche Energie wird dabei erfindungsgemäß aus der Energie des zu messenden Mediums gewonnen. Zu diesem Zweck ist der Wärmemengen- bzw. Wärmeleistungszähler als Kompaktgerät ausgebildet, das mit z. B. vier Flanschen in den Vor- und Rücklaufzweig z. B. einer Heizungsanlage eingeschleift wird. Als integraler Bestandteil des Wärmemengen- bzw. Wärmeleistungszillers ist zur Ermittlung der Menge des durchströmenden Mediums in dessen Vor- oder Zucklaufzweig ein Durchflußmesser mit Flügelrad gesetzt. Das Flügelrad treibt in bekannten Durchflußmessern, z. B. Wasserzählern, über Untersetzungsgetriebe ein Anzeigewerk. Anstelle eines solchen Anzeigewerkes oder zusätzlich dazu wird durch ein derartiges Flügelrad ein Generator betrieben.
Der Generator liefert die für die elektronischen Einrichtungen des Wärmemengenzählers erforderliche Energie. Durch Verwendung von elektronischen Baugruppen, die mit geringer Energie betrieben werden können, wie z. B. Metalloxid-Halbleiterbausteinen (CMOS), ist die große Drehzahlschwankung des Flügelrades aufgrund der Abhängigkeit von der Durchflußmenge bis herab zu kleinsten Wärmeleistungen bedeutungslos, insbesondere auch deswegen, weil der Energiebedarf der Elektronik in etwa der Wärmeleistung proportional ist. Der Speisespannungsbereich für die Schaltkreise ist groß (ein CMOS-Schaltkreis arbeitet z. B. im Bereich von 3 bis 18 Volt gleichmäßig) und außerdem sind leistungsarme Zeitspannen durch Speicherkondensatoren oder Pufferbatterien (Akkus) überbrückbar.
Da zur Berechnung der Wärmemenge nur die Umdrrhungszahl des Flügelrades benötigt wird, ist eine mechanische Verbindung des im Vor-oder Rücklaufzweig der Anlage angeordneten Flügelrades mit den außerhalb der Rohre befindlichen Anzeige- und Meßelementen nicht erforderlich. So ist durch Verwendung von Permanentmagneten, die am Flügelrad angeordnet sind, die Umdrehungszahl kontaktlos übertragbar. Ebenso wird die Energie durch die Permanentmagnete auf induktivem Weg in außen liegenden Spulen erzeugt, ohne eine durch eine Druckwasserdichtung hindurchgeführte Welle zu benötigen. Energieversorgung und Übertragung der Umdrehungszahl können also kombiniert sein.
Zur Messung auch kleinster Wärmemengen ist vorteilhafterweise eine von der Durchflußmenge unabhängige Energieerzeugung anzustreben. Dazu bietet sich ein in einem Nebenschluß des Mediumflusses angeordnetes Flügelrad an. Zu diesem Zweck ist innerhalb des Wärmemengen- und Wärmeleistungszählers ein Nebenschluß zwischen Vorlauf- und Hücklaufzweig vorzusehen, durch den ständig eine praktisch konstante Mediummenge äe Zeiteinheit fließt. Somit ist auch bei unterschiedlichen Druckverhältnissen durch einstellbare oder selbsttätige Ventilregelung im Nebenschlußrohr eine ziemlich konstante Durchflußmenge äe Zeiteinheit erzielbar. Ein im Nebenschlußrohr angeordneter Flügelradgenerator stellt dann eine immer ausreichend gleichmäßige Leistung zur Versorgung der elektronischen Baugruppen zur Verfügung.
Eine weitere Möglichkeit zur Gewinnung von elektrischer Energie aus dem Medium selbst zum Betrieb der elektronischen Baugruppen besteht in der Auswertung der Temperaturdifferenz des Mediums zwischen Vorlauf- und Rücklaufzweig, beispielsweise durch Thermoelemente.
Die elektronischen Baugruppen sind innerhalb des Zählers gegen die das warme Medium führenden Vor- und Rücklaufleitungen isoliert und gegen Fremdfelder elektrischer und magnetischer Art abgeschirmt.

Claims

Patentansprüche: 1) Wärmemengen- und Wärmeleistungszähler, der elektronisch oder teilelektronisch die verbraurhte Wärmemenge und/oder Wärmeleistung aus dem Nediumsdurchfluß und der Temperaturdifferenz zwischen Mediumsvorlauf und -rücklauf ermittelt und in Anzeige- < vorrichtungen speichert, dadurch gekennzeichnet, daß der Zähler als Kompaktgerät ausgebildet ist, der sämtliche Meß-und Energieversorgungseiiirichtungen von außenAbeeinflußbar in sich vereinigt, mit Flanschen in den Vor- und Rücklaufzweig L6 einer Anlage eingeschleift wird und daß die elektrische Energie zum Betrieb der elektronischen Baugruppen und der Anzeigevorrichtungen innerhalb des Zählers aus der Energie des zu messenden Mediums gewonnen wird.
2) Wärmemengenzähler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Flügelrad des zur Bestimmung der Durchflußmenge vorhandenen Durchflußmessers einen Generator zur Erzeugung der elektrischen Energie treibt.
3) Wärmemengenzähler nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß durch am Flügelrad des Burchflußmessers angeordnete Permanentmagnete eine mechanisch verbindungslose flbertragung der Drehzahl erz eilt ist.
4) Wärmemengenzähler nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Flügel- oder Schraubenrad Teil eines Generators ist dergestalt, daß Permanentmagnete am Rad in außerhalb des Rohres angeordneten Spulen Spannungen und Ströme erzeugen, wobei diese sowohl zur Energieversorgung des Gerätes als auch zur kontaktlosen Ubertragung der Umdrehungszahl dienen.
5) Wärmemengenzähler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Energie aus der Temperaturdifferenz des Mediums zwischen Vorlauf- und Rücklauf zweig, z. B. durch Thermoelemente, gewonnen wird.
6) Wärmemengenzähler nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Flügelradgenerator zur Erzeugung der elektrischen Energie in einem Nebenschluß zum Vor- und Rücklaufzweig innerhalb des Kompaktgerätes angeordnet ist.
7) Wärmemengenzähler nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckverhältnisse und damit die Durchflußmenge im Nebenschlußrohr durch Ventile geregelt sind.
8) Wärmemengenzähler nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronischen Baugruppen des Zählers wärmeisoliert angeordnet und gegen elektrische und magnetische Fremdfelder geschützt sind.
9) Wärmemengenzähler nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß bei unzureichender Energieversorgung die Wärmeleistungs-bzw. -mengenmessung automatisch unterbunden wird, so daß Fehlmessungen verhindert werden.