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Einrichtung zum Messen des Wärmeverbrauchs, vorzugsweise in an Fernheizleitungen
angeschlossenen Verbrauchsstellen Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine
Einrichtung zum Messen des Wärmeverbrauchs, vorzugsweise in an Fernheizleitungen
angeschlossenen Verbrauchsstellen, bei der die Differenz des Wärmeinhaltes zweier
gleich großer, der Gesamtmenge des wärmeabgebenden Mediums proportionaler Teilströme,
die vor und nach der Wärmeverbrauchsstelle abgezweigt werden, festgestellt wird.
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Es ist bekannt, mit Hilfe elektrischer Meßeinrichtungen den Wärmeverbrauch
einer Verbrauchsstelle durch elektrische Tastorgane vor und hinter der Wärmeverbrauchsstelle
zu messen, wobei zusätzlich ein Durchflußmengenmeßgerät erforderlich ist.
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Diese bekannten Einrichtungen besitzen einen diffizilen elektrischen
Aufbau und darüber hinaus mechanisch bewegte Teile, die dem Verschleiß unterworfen
und wartungsbedürftig sind.
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Solche Einrichtungen ergeben leicht Meßfehler durch Schwankungen
der elektrischen Speisespannung oder der Reibungsverhältnisse zwischen bewegten
Teilen.
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Andererseits sind kalorimetrische Wärmemengenmeßgeräte bekannt, bei
denen eine Flüssigkeit durch einen dem Wärmestrom durch den Wärmeverbraucher proportionaler
Teilstrom verdampft und in einem Kondensator wieder kondensiert wird.
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Solche Einrichtungen sind nicht unabhängig vom Temperaturniveau des
Wärmeträgers und sind auch nicht für kontinuierlichen Betrieb geeignet.
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Ebenso sind Einrichtungen bekannt, die speziell zur Messung relativ
kleiner Wärmemengen bestimmt sind und bei denen ein in einer Flüssigkeit gelöstes
Gas in Abhängigkeit vom Zustand des Vorlaufstromes aus der Flüssigkeit ausgetrieben
und nach Messung des so entstehenden Gasvolumens in Abhängigkeit vom Zustand des
Rücklaufstromes in der Flüssigkeit wieder gelöst wird, wobei ein geschlossener Kreislauf
für das Gas gebildet ist.
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Derartige Einrichtungen lassen eine Differenzmessung, die unabhängig
vom Temperaturniveau des Wärmeverbrauchers ist, nicht zu, da das im Meßkreislauf
enthaltene Gas in seinem Volumen stark tem peratur- und druckabhängig ist und hierdurch
schwer zu kompensierende Meßfehler ergibt.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Einrichtung zum Messen
des Wärmeverbrauchs zu schaffen, die in weiten Grenzen unabhängig vom Temperaturniveau
des Wärmeträgers ist und darüber hinaus einen wartungsfreien, kontinuierlichen Betrieb
ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird durch zwei an sich bekannte kondensationskalorimetrische
Meßgeräte gelöst, von denen jedes von einem Teilstrom des wärmeabgebenden Mediums
beaufschlagt wird und so mit dem anderen verbunden ist, daß jeweils das Kondensat
des einen in den Verdampfer des anderen fließt, wobei Mittel zur Messung des Kondensatüberschusses
in dem dem Rücklauf zugeordneten Verdampfer und zur Rückführung des Kondensatüberschusses
in den dem Vorlauf zugeordneten Verdampfer vorgesehen sind.
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Die erfindungsgemäße Einrichtung besteht aus Vorrichtungen zur Entnahme
zweier gleich großer Teilströme aus dem die Wärme übertragenden Medium, und zwar
sowohl vor als auch hinter der Wärmeverbrauchsstelle, zwei von je einem dieser Teilströme
bestrichenen Wärmeaustauschflächen, beispielsweise Rohrschlangen, jede derselben
in einem geschlossenen, gut wärmeisolierten Gefäß, welches eine Flüssigkeit mit
niedrigem Siedepunkt enthält, zwei an je eines dieser Gefäße angeschlossenen Kühlern,
Rohrleitungen, die von jedem dieser Kühler zu dem Flüssigkeitsraum des zu dem anderen
Kühler gehörigen Verdampfers führen; einer Vorrichtung zum Messen der Vergrößerung
des Volumens der Flüssigkeit in dem Gefäß, dessen Wärmeaustauschfläche von dem hinter
der Wärmeverbrauchsstelle entnommenen Teilstrom bestrichen wird, sowie einer Vorrichtung,
um den Spiegel der Flüssigkeit in dem Gefäß, dessen Wärmeaustauschfläche von dem
vor der Wärmeverbrauchsstelle entnommenen Teilstrom bestrichen wird, konstant zu
halten.
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Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung erläutert, deren einzige
Figur eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels der Einrichtung zeigt.
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Zwei zylindrische geschlossene Verdampfer 1 und 2 sind übereinander
angebracht und an der Außenseite mit einem hier nicht dargestellten, gut wärmeisolierenden
Schutzmantel versehen. Innerhalb dieser Verdampfer 1 und 2 befinden sich die Wärmeaustauschflächen
3 bzw.4, beispielsweise in der Form von Rohrschlangen. Die Verdampfer 1 und 2 sind
mit einer Flüssigkeit von niedrigem Siedepunkt gefüllt, zweckmäßigerweise zwischen
20 und 400 C, vorzugsweise 30 bis 350 C, und zwar bis zu einer soIchen Höhe, daß
die Wärmeaustauschflächen völlig von der Flüssigkeit bedeckt sind. Diese letztere
kann beispielsweise aus Methylformiat, n-Pentan, Trimethylaethylen, Isoamylen, Dimethylketen
oder Furan bestehen.
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Vom oberen Ende jedes Verdampfers 1 und 2 führen die Rohre 5 bzw.
6 zu den Kondensatoren 7 bzw. 8, die über dem oberen Verdampfer 2 angebracht sind.
Diese Rohre 5 und 6 enden in den Kondensatoren 7 bzw. 8 ein Stück über deren Böden.
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Von dem Boden des zu- dem unteren Verdampfer 1 gehörigen Kondensators
7 führt ein Rohr 9 bis unter den Spiegel der Flüssigkeit in dem oberen Verdampfer
2. Ebenso führt ein -Rohr 10 von dem Boden des zu dem oberen Verdampfer 2 gehörigen
Kondensators 8 bis unter den Spiegel der Flüssigkeit in dem unteren Verdampfer 1.
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Der obere Verdampfer 2 ist mit einem Uberlaufrohr 11 versehen, das
zu einem Meßgefäß 12 führt.
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Von diesem letzteren führt eine Rohrleitung 13 zu dem Flüssigkeitsraum
des Verdampfers 1. In dieser Rohrleitung 13 befindet sich ein Magnetventil 14, das
mit einer doppeltwirkenden Spule 15 versehen ist, auf welche je ein in dem Meßgefäß
12 angebrachtes unteres und oberes ltnpulsorgan 16 bzw. 17 so einwirken, daß das
Magnetventil 14 geöffnet wird, wenn der Flüssigkeitsspiegel in dem Meßgefäß 12 eine
obere Lage erreicht, und geschlossen wird, wenn der gleiche Flüssigkeitsspiegel
eine untere Lage erreicht.
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Das Magnetventil 14 ist so angeordnet, daß es auf ein hier nicht dargestelltes
Zählwerk einwirkt, welches die Anzahl der Öffnungsimpulse zählt. Die Rohrleitung
13 sowie das Magnetventil 14 sind so bemessen, daß das Maßgefäß 12 beim Öffnen des
Magnetventils 14 äußerst schnell entIeert wird.
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In der Vorlaufleitung 18, welche den Wärmeträger der Wärmeverbrauchsstelle
19 zuführt, ist ein Flüssigkeitsmesser 20, beispielsweise in Ovalradbauart, angeordnet.
Die Welle 22 des letzteren treibt zwei Zuteilpumpen 21 und 23 von genau der gleichen
Fördermenge an. Die eine dieser Pumpen - 21 - ist in eine Rohrleitung24 eingebaut,
welche die Vorlaufleitung 18 mit der Wärmeaustauscherrohrschlange 3 in dem unteren
Verdampfer 1 verbindet, während die andere dieser Pumpen - 23 - in eine Rohrleitung
25 eingeschaltet ist, welche die den Wärmeträger von der Wärmeverbrauchsstelle 19
abführende Rücklaufleitung 26 mit der Wärmeaustauscherrohrschlange 4 in dem oberen
Verdampfer 2 verbindet. Von den Wärmeaustauscherrohrschlangen 3 und 4 führen die
Rohrleitungen 27 bzw. 28 zu der Rücklaufleitung 26, in welche die ersteren nach
dem Anschluß zu der Zuteilpumpe 23 einmünden.
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Die Einrichtung arbeitet auf die folgende Weise: Die von dem Flüssigkeitsmesser
20 aus angetriebenen Zuteilpumpen 21 und 23 fördern genau gleich große Teilströme
des Wärmeträgers über die Wärme aus tauschflächen 3 bzw. 4, so daß die Flüssigkeit
in den Verdampfern 1 bzw. 2 zum Sieden gebracht wird Die Zuteilpumpen 21 und 23
sind im Verhältnis zu den Wärmeaustauschflächen 3 bzw. 4 so bemessen, daß die Teilströme
über die letzteren während des Durchströmens der Rohrschlangen nahezu auf den Siedepunkt
der Flüssigkeit in den Verdampfern 1 und 2 abgekühlt werden. Die Dämpfe aus dem
unteren Verdampf er 1 strömen durch das Rohr 5 in den Kondensator7, wo sie kondensiert
werden. Das Kondensat läuft durch das Rohr 9 in den oberen Verdampfer 2.
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Die Dämpfe aus dem oberen Verdampfer 2 strömen durch das Rohr 6 aufwärts
in den Kondensator 8, wo sie kondensiert werden. Das Kondensat läuft durch das RohrlO
in den unteren Verdampfer 1. Da der Teilstrom, welcher über die Wärmeaustauschfläche
4 in den oberen Verdampfer 2 fließt, nachdem das Wärmemittel beim Durchlauf durch
die Wärmeverbrauchsstelle 19 Wärme abgegeben hat, eine geringere Wärmemenge mitführt
als der Teilstrom, welcher über die Wärmeaustauschfläche 3 in dem unteren Verdampfer
1 fließt, wird die Menge an Kondensat, welche in der Zeiteinheit dem oberen Verdampfer
2 zufließt, größer sein als diejenige, welche in den unteren Verdampfer 1 gelangt.
- Der Unterschied ist direkt verhältnisgleich zu dem Unterschied im Wärmeinhalt
beider Teilströme, welcher seinerseits direkt verhältnisgleich ist zu dem Unterschied
im Wärmeinhalt in dem durch die Wärmeverbrauchsstelle w strömenden Wärmeträger vor
und nach dieser Verbrauchsstelle 19. Der Überschuß an Kondensat läuft durch die
Rohrleitungen 11 und 13 hindurch, in welche eine Meßvorrichtung 12, 14, 15 eingebaut
ist, in den unteren Verdampfer 1. Die in der Meßvorrichtung 12, 14,15 gemessene
Kondensatmenge ist nach der Multiplikation mit einem für jeden Messer konstanten
Faktor ein direktes Maß für die in der Wärmeverbrauchsstelle aufgenommene Wärmemenge.
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Die hier angedeutete Meßvorrichtung 12, 14,15 ist nur ein Beispiel.
Zum Messen der Kondensatmenge kann jeder genügend genaue Flüssigkeitsmesser verwendet
werden.