DE2808540C2

DE2808540C2 - Verfahren zur Messung des Wärmeaustausches zwischen benachbarten Wohnungen

Info

Publication number: DE2808540C2
Application number: DE19782808540
Authority: DE
Inventors: Udo Dipl.-Ing. 6057 Dietzenbach Schmitz; Horst Dipl.-Phys. 6072 Dreieich Winterhoff
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1978-02-28
Filing date: 1978-02-28
Publication date: 1982-02-18
Also published as: DE2808540A1; FR2424526A1; FR2424526B1; CH640348A5

Description

luitungswiderstand - der Wand selbst (D - Dicke der Wand, λ - Wärmeleitzahl:

Bei den am häufigsten vorkommenden Wänden aus Leichtbeton-Hohlblocksteinen und Kalksand-Hohlblocksteinen sowie einer Wandstärke D= 0,24 m beträgt die Wärmedurcligangszahl Jt—1,3. Für eine Temperaturdifferenz von 4⁰C zwischen benachbarten Wohnungen und eine angenommene Wandfläche F= 10 m² ergibt sich dann eine durch die Wand zu- oder abfließende Wärmeleistung von etwa 50 kcal/h.

Die Raumheizung muß die Wärmeabgabe nach außen und gegebenenfalls auch die durch die Innenwände kompensieren. Die Wärmeabgabe nach außen erfolgt im wesentlichen durch die Fenster-Außenwand. Für Verbundfenster kann man unter Berücksichtigung ihrer

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Messung des Wärmeaustausches zwischen benachbarten Wohnungen.

Der Wärmeaustausch zwischen benachbarten Wohnungen liegt in der Größenordnung von 10% des normalen Wärmeverbrauchs, wenn zwischen den Wohnungen eine Temperaturdifferenz von 5°C vorhanden ist; werden Nachbarwohnungen überhaupt nicht geheizt, kann der Wärmeverbrauch möglicherweise sogar um 40% und mehr ansteigen.

Der Wärmeaustausch zwischen benachbarten Wohnungen läßt sich beschreiben durch

Q — Wärmeleistung,
k - Wärmedurchgangszahl,
Fw - Wandfläche,

AT — Temperaturdifferenz zwischen den benachbarten Räumen.

Der Wärmewiderstand-der Wand setzt sich zusammen aus den Übergangswiderständen von der Wand zur Luft

—,— (a - Wärmeübergangszahl) und aus dem Wärme-

■>o Undichtigkeit mit einer pauschalen Wärmedurchgangszahl Jt= 2,7 kcal/m²h Grad rechnen. Für die gesamte Fensteraußenfront ergibt sich dann bei einer Außentemperatur Tx=O⁰C und einer Raumtemperatur T, =22° C eine Wärmetransmission von Q=360 kcal/h, die mit der Wärmeleistung durch die Innenwand zu vergleichen ist

Ist die Nachbarwohnung im ungünstigsten Fall gar nicht geheizt, dann kann man dort bei 0 Grad Außentemperatur mit einer Raumtemperatur von 10°C (Δ T-12° C) rechnen, und es fließen durch die gemeinsame Wand 160 kcal/h ab. Die Heizkosten des heizenden Nachbarn steigen demnach in diesem ungünstigsten Fall um den Faktor

160 + 360
360

= 1,44.

Begnügt sich der Nachbar mit einer Raumtemperatur von 18° C statt der 22° C, dann entsteht vergleichsweise nur eine Kostenerhöhung um den Faktor

50 + 360
360

= 1,14.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Wärmeaustausch von einer Wohnung zur anderen laufend meßtechnisch zu erfassen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs angegebene Maßnahme gelöst.

Der durch die Erfindung erzielte Vorteil besteht insbesondere darin, daß eine Heizkostenverteilung unter Einbeziehung der an Nachbarwohnungen abgegebenen Wärmeenergie erfolgt und somit ein Heizkostenausgleich möglich ist.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine Anordnung zweier elektrischer Wärmedurchgangsfühler in einer Trennwand zweier benachbarter Wohnungen,

Fig.2 eine konstruktive Ausbildung eines Wärmedurchgangsfühlers,

Fig.3 die elektrische Schaltung des Wärmedurchgangsfühlers,

Fig.4 ein elektronisches Heizkostenverteilungssystem mit Wärmedurchgangsfühlern,

Fig.5 ein Signaldiagramm des beim Heizkostenverteilungssystem verwendeten Integrationsverstärkers.

In der Fig. 1 ist ein Ausschnitt einer zwei Wohnungen 1, 2 trennenden Wand 3 dargestellt, die an eine Außenwand 4 stoßen möge. Die Trennwand 3 trägt auf jeder Seite eine Putzschicht 5. Die Trennwand möge eine Dicke D von beispielsweise 24 cm haben.

In die Trennwand ist von jeder Wohnung aus ein Wärmedurchgangsfühler 16, 17 eingelassen, die eine Länge d< D haben.

Mit Hilfe dieser Wärmedurchgangsfühler 16, 17 wird die an den Nachbarn über die Trennwand 3 abgegebene Wärmeleistung erfaßt, wobei der Temperaturgradient in der Trennwand 3 als Maß für die durch die Wand 3 hindurchtretende Wärmeleistung herangezogen ist. Jeder Wärmedurchgangsfühler 16, 17 mißt die Temperaturdifferenz zwischen zwei in der Wand liegenden und den Tiefenabstand d habenden Orten; der Fühler 16 mißt die Temperaturdifferenz zwischen den Orten 100, 101 und der Fühler 17 zwischen den Orten 102,103.

Die an die Nachbarwohnung abgegebene Wärmeleistung beträgt:

Q = λ/d ■ F ■ A Tj

Für einen bestimmten Meßortabstand d< D(D- Dicke der Wand 3) und die bekannte Wärmeleitzahl λ der Wand 3 ist Δ Td ein genaues Maß für die Wärmeleistung durch die Wand 3; je nach dem Vorzeichen der Temperaturdifferenz kann sie negativ oder auch positiv sein.

Die Wärmedurchgangsfühler 16, 17 können in einem bestimmten Mindestabstand von der Außenwand 4 angeordnet sein, wobei der Mindestabstand etwa gleich der Dicke der Wund 3 sein soll.

Die zu benachbarten Wohnungen gehörigen Wärmedurchgangsfühler müssen gleich bewertet werden; ■vährend der eine Fühler zu einer Kostenentlastung führt, sorgt der andere für eine genau gleiche Kostenbelastung der Nachbarwohnung.

Wie aus den F i g. 2 und 3 ersichtlich, besteht jeder Wäirmedurchgangsfühler IC, 17 beispielsweise aus zwei Thermoelementen 120, 121, die gegensinnig in Reihe geschaltet sind, wobei diese Reihenschaltung durch zwei Bewertungswiderstände Ri, R₂ abgeschlossen ist.

Mit Hilfe der Widerstände Ri, R₂ ist die Empfindlichkeit der Thermoelemente 120,121 an die Fläche und das Wärmeleitvermögen der Wand 3 anpaßbar.

An den Punkten A, B(Fi g. 3) tritt eine Spannung auf, die der Temperaturdifferenz zwischen den beiden Meßorten 100,101 bzw. 102,103 in der Wand 3 (F i g. 1) proportional ist.

Die Meßspannung ergibt sich zu

Ur, = kl, · k„ ■ a ■ A /,/ = A/, · k„ ■ a · · Qn

λ F₁,

Un — Meßspannung des in der Wand angeordneten

Wärmedurchgangsfühlers,

kn — Bewertungsfaktor,

d - Meßortabstand des Wärmedurchgangsfühlers,

λ — Wärmeleitzahl der Wand,

Fw - Wandfläche,

Qw — Wärmeleistung durch die Wand.

Die gestrichelte Leitung 8 in Fig.3 ist eine Ringleitung, an die gegebenenfalls weitere zu anderen Trennwänden gehörige Wärmedurchgangsfühler einer Wohnung sinngemäß angeschlossen sind.

Es ist bereits ein Verfahren zur elektrischen Erfassung der von in Räumen angeordneten Radiator-Heizkörpern abgegebenen Wärmeenergien vorgeschlagen, bei dem als Maß für die abgegebene Wärmeenergie die Temperaturdifferenz zwischen Heizkörperoberfiäche und Raumwand herangezogen ist (P 27 34 406.5-52). Die Anordnung zur Durchführung des Verfahrens ist dabei derart ausgebildet, daß der oder die Heizkörper eines Raumes und eine Wand dieses Raumes mit je einem ein Fühlersystem bildenden Meßfühler und Vergleichsfühler versehen sind, wobei alle Fühlersysteme derart an einen elektronischen Spannungs-Frequenzwandler angeschlossen sind, daß sich an diesem die Signalspannungen der Fühlersysteme addieren und der Spannungs-Frequenzwandler einen Zähler ansteuert; alle Fühlersysteme einer Wohneinheit sind über eine Ringleitung

ίο

miteinander in Reihe und an den Spannungs-Frequenz-Wandler geschaltet

Zweckmäßig werden die Wärmedurchgangsfühler an die Ringleitung dieses Heizkostenverteüungssystems mit angeschlossen.

In der Fig.4 ist ein derartiges Heizkostenverteilungssystem dargestellt, wobei angenommen ist, daß eine Wohnung aus zwei Wohneinheiten besteht, an deren Heizkörper je ein Temperaturfühlersystem 20,21 und in deren Trennwand zur Nachbarwohnung zwei Wärmedurchgangsfühler 16, 17 angeordnet sind Jedes Fühlersystem 20, 21 besteht aus Thermoelementen 5, 6 bzw. 5', 6', die in Reihe geschaltet sind, wobei zu dieser Reihenschaltung 5, 6 bzw. 5', 6' Widerstände An, #21 bzw. Rn, Rn parallel geschaltet sind.

Mit Hilfe der Widerstände Ru, Rr. und Rn, R22 ist die Empfindlichkeit jedes Fühlersystems an die Fläche des jeweiligen Heizkörpers anpaßbar; durch entsprechende Bemessung dieser Bewertungswiderstände lassen sich der Einfluß vorhandener Außenwände und andere Gegebenheiten berücksichtigen. Die Widerstände Ru, Ru und R₂), /<ii entsprechen den Widerständen R„ R2 nach F i g. 3.

Mit den Temperaturfühlersystemen 20, 21 sind die Wärmedurchgangsfühler 16,17 in Reihe geschaltet.

An den Enden 27, 28 der Ringleitung 8 tritt eine GleichmeGspannung u_g auf, die ein Maß für die aus den Heizkörpern und über die Trennwände aufgenommene Wärmeleistung ist.

Die Weiterverarbeitung der Differenz-Gleichspannung erfolgt in der Meßelektronik 9, die aus einem elektronischen Kommutator 30, einem nachgeschalteten Integrationsverstärker 31, einer von diesem angesteuerten Triggerstufe 32 und einem nachgeschalteten Frequenzteiler 33 besteht, dessen Ausgangspulse dem der Wohneinheit zugeordneten Zähler 11 zugeführt werden, der sich in der Zentralstelle 10 befindet, die auch die erforderliche Spannungsversorgung 40 für die Meßeleklroniken 9 enthält.

Die Differenz-Gleichspannung u_g aller Meß- und Vergleichsfühler ist an den Kommutator 30 gelegt, der zur Vermeidung des Einflusses von Driftspannungen des Integrationsverstärkers 31 die Differenz-Gleichspannung umpolt. Bei Anliegen einer derartigen Gleichspannung wird die Spannung am Ausgang u, des Integrationsverstärkers 31 entsprechend der Zeitkonstante RC des Kondensators 51 und des Widerstandes 52 ansteigen und bei einem bestimmten Wert wird die Triggerstufe 32 aktiviert und an ihrem Ausgang u, tritt ein Spannungssprung auf; die Triggerstufe 32 steuert den Kommutator 30 an, wodurch die angelegte Eingangsspannung u_g umgepolt am Integrationsverstärker 31 liegt. Die Wirkungsweise wird anhand der F i g. 5 näher erläutert. Der Integrationsverstärker 31 integriert die am +-Eingang liegende Thermospannung bis der Triggerpegel U\ erreicht ist, bei welchem der Kommutator 30 umgeschaltet wird und eine Integration in umgekehrter Richtung bis zur Erreichung des Triggerpegels U₂ erfolgt. Mit Un ist die resultierende Thermospannung und mit UDr eine zusätzliche Fehleroder Driftspannung bezeichnet. Erhöht sich nun durch eine derartige Spannung U_Dr die Anstiegsgeschwindigkeit von U₃, so erniedrigt sie sich beim Abstieg in glfcichem Maße und die Frequenz der Integrationsspannung bleibt somit von der Fehlerspannung Uor relativ unbeeinflußt.

Hierzu 1 Dlalt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Anordnung zur Messung des Wärmeaustausches zwischen benachbarten Wohnungen, dadurch gekennzeichnet, daß in der benachbarte Wohnungen trennenden Wand (3) zwei Wärmedurchgangsfühler (16,17) mit je zwei in unterschiedlicher Tiefe (100,101; 102,103) liegenden Temperaturfühlern (120,121) angeordnet sind, aus denen sich der Temperaturgradient ermitteln läßt und aus dessen Wert nach Maßgabe von Gesamtfläche und Wärmeleitvermögen der Wand (3) der Wärmedurchgang ableitbar ist