DE2901270A1

DE2901270A1 - Waermemengenmesseinrichtung

Info

Publication number: DE2901270A1
Application number: DE19792901270
Authority: DE
Inventors: Walter Ing Grad Daniel; Albin Dipl Phys Dr Kehl; Willi Ing Grad Kragl; Friedrich Dipl Phys Dr Scharf
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1979-01-13
Filing date: 1979-01-13
Publication date: 1980-07-24

Description

Wärmemengenmeßeinrichtung
Stand der Technik Die Erfindung geht aus von einer Einrichtung nach der Gattung des Hauptanspruchs. Es ist schon eine solche Einrichtung bekannt (DE-OS 26 31 809), bei welcher dem Integrator sowohl die Temperaturdifferenz zwischen den beiden Temperaturmeßstellen als auch die den Wärmeübertrager durchströmende Menge des umgepumpten Heizmediums als Eingangssignale zugeführt werden. Zu diesem Zweck ist ein Durchflußgeber in der über den Wärmeübertrager führenden Leitung des Heizmediums vorgesehen, welcher ein von der Strömung angetriebenes Flügelrad besitzt. Diese Anordnung ist nachteilig, weil der Integrator als zusätzliche Funktion eine Multiplikation zweier veränderlicher Größen durchführen muß und daher einen entsprechenden Schaltungsaufwand erfordert, und weil der Durchflußgeber der Verschmutzungsgefahr ausgesetzt und störanfällig ist.
Vorteile der Erfindung Die erfindungsgemäße Einrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß eine Multiplikationsstufe im Integrator entfällt, weil bei in der Zeiteinheit gleichbleibender Durchflußmenge des Heizmediums bereits die gemessene und integrierte Temperaturdifferenz der abgegebenen Wärmemenge proportional ist und zu deren Erfassung allein herangezogen werden kann.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Einrichtung möglieh.
Ein einfacher Aufbau ergibt sich, wenn dem Wärmeübertrager und dem Ventil ein erster Strömungswiderstand parallel geschaltet und dieser Parallelschaltung ein zweiter Strömungswiderstand nachgeschaltet ist. Der erste Strömungswiderstand kann vorteilhaft als ein selbsttätig entgegen Federkraft öffnendes Überströmventil sein, während der zweite Strömungswiderstand vorteilhaft als Durchflußmengenbegrenzer ausgebildet ist.
Zeichnung in Ausfihrungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung naher erläutert. Es zeigen Figur 1 ein schematisches Bild einer Heizungsanlage und Figur 2 die Kennlinien von Bauelementen der Anlage nach Figur 1.
Beschreibung der Erfindung Die Heizungsanlage nach Figur 1 hat einen Heizkessel 10, der iber einen 4-Wege-Mischer 12 ein Heizungsnetz mit Heizkörpern 14 versorgt. Das Heizungsnetz hat eine Vorlaufleitung 16, die über eine Pumpe 18 zu Verzweigungspunkten 20 führt, an die Netzteile 22 angeschlossen sind, welche jeweils einen zugeordneten WärmeüDertrager 14 enthalten und zu Verzweigungspunkten 24 in einer Rücklaufleitung 26 des Heizungsnetzes führen.
Jeder Netzteil 22 besteht aus einer Parallelschaltung von Wärmeübertrager 14 und einem ersten Strömungswiderstand 30, welcher als selbsttätig öffnendes überströmventil ausgebildet ist. Dieser Parallelschaltung ist ein zweiter Strömungswiderstand 32 nachgeschaltet, der als Durchflußbegrenzer ausgebildet ist. In der über den Wärmeübertrager 14 führenden Parallelzweigleitung 34 ist in Reihe mit dem Wärmeübertrager ein handbetätigtes Ventil 36 geschaltet, durch welches der Heizwasserdurchfluß durch den Wcrmeübertrager 14 eingestellt bzw. verändert werden kann. Anstelle des handbetätigten Ventils 36 könnte auch ein selbsttätig arbeitendes Thermostatventil vorgesehen sein. Die nachstehend anhand der Figur 2 näher erläuterten ennlinien der beiden Durchflußwiderstände 30 und 32 sind so gezählt, daß sich im Netzteil 22 ein konstanter Gesamtdurchfluß einstellt, der unabhängig von der jeweiligen Einstellung des Ventils 36 und dem davon abhängenden Durchsatz durch den Wärmeübertrager 14 ist.
Am Anfang und am Ende eines jeden Leitungsnetzteils 22 sind Temperaturmeßwertgeber 38 und 40 vorgesehen, welche die Vorlauftemperatur des Heizwassers und die hinter dem Wärmeübertrager 14 sich einstellende Mischwassertemperatur erfassen und als Signal einem Integrator 42 eingeben.
Dieser integriert die ihm eingegebene Temperaturdifferenz über der Zeit, was entweder durch übliche elektronische Mittel oder vorzugsweise durch eine reversible elektrochemische Zelle erfolgen kann. Wegen des konstanten Wassermengendurchsatzes an den beiden Temperaturmeßstellen ist die integrierte Temperaturdifferenz der am Wärmeübertrager 14 übertragenen Wärme proportional, so daß bereits dieses Integrationsergebnis zur Anzeige der übertragenen bzw. verbrauchten Wärmemenge dienen kann. Die beiden Strömungswiderstände 30, 32, der Temperaturmeßwertgeber 40 und der Integrator 42 sind zu einer kómpakten Baueinheit 44 zusammengefaßt, die lediglich noch mit dem außenliegenden Temperaturmeßwert geb er 38 zu verbinden ist, dessen Lage verhältnismäßig unkritisch ist.
Im Kennlinienbild nach Figur 2 ist der Druckabfall t p über dem Durchsatz m aufgetragen. Der als übertrömventil ausgebildete Strömungswiderstand 30 hat die Kennlinie 30a, der als Durchflußbegrenzer ausgebildete Strömungswiderstand 32 die Kennlinie 32a. Der Strömungswiderstand 32 begrenzt den Durchfluß durch den Heizungsnetzteil 22 auf etwa 1,5 m3/h. Für die richtige Funktion der Meßeinrichtung sind die Kennlinien 30a und 32a der beiden Strömungswiderstände 30 und 32 wichtig. Der Strömungswiderstand 32 hat die Aufgabe, den für die Messung relevanten Wasserdurchfluß innerhalb einer bestimmten Fehlergrenze konstant zu halten. Damit auch bei Drosselung des Verbraucherdurchsatzes durch das Ventil 36 der Nenn-Durchsatz an den Temperaturmeßstellen erreicht wird, muß die über den als überströmventil ausgebildeten Strömungswiderstand 30 führende Bypaßleitung die fehlende Wassermenge durch Öffnen des Überströmventils ausgleichen. Die Pumpe 18 muß so bemessen sein, daß bel geschlossenem Ventil 36 die Nenn-Hassermenge durch den Leitungsnetzteil 22 hindurchgeht.
Die Parallelzweigleitung 34 hat bei geöffnetem Ventil 36 eine tp-m-Charakteristik nach der Kennlinie 34a, die bei Drosselung des Wasserdurchflusses durch das Ventil 36 in die Kennlinie 34b übergeht. Bei Parallelschaltung des Strömungswiderstandes 30 zum Wärmeübertrager 14 addieren sich bei jeweils gleichem Druckabfall ß p die Durchsätze m, so daß aus den Kennlinien 30a und 34a die Kennlinie e entsteht. Durch die Zuschaltung des Strömungswiderstandes 32 addieren sich bei jeweils gleichen Durchsätzen m die Kennlinien e und 32a, wodurch sich die Kennlinie 22a des Leitungsnetzteils 22 ergibt. Bei Drosselung der Parallelzweigleitung 34 durch das Ventil 36 ergibt sich durch Addition der Kennlinien 30a, 34b und 32a die Kennlinie 22b des Leitungsnetzteils 22. Diese Kennlinie 22b weist oberhalb eines bestimmten Druckabfalles 4 p, im Ausführungsbeispiel ca. 1,4 mWS, denselben Durchsatz m auf wie die Kennlinie 22a, die dem voll geöffneten Ventil 36 entspricht. Die Pumpe 18 ist daher so zu bemessen, daß sie bei dem konstanten Nenn-Durchsatz m von ca. 1,5 m3/h und pro Leitungsnetzteil 22 einen Druckabfall zwischen dem am weitesten von der Pumpe abliegenden Verzweigungspunktepaar 20, 24 von mindestens 1,4 mWS zu überwinden vermag.
Beim Ausführungsbeispiel hat die Pumpe 18 die Kennlinie 18a, bei welcher sich ein oberhalb des kritischen Druckabfalls von 1,4 mWS liegender Arbeitspunkt A des Leitungsnetzteils 22 ergibt.
Der Integrator 42 ist auf die konstante Durchflußmenge von 1,5 m3/h abgestellt. Zur Erfassung der an dem Wärmeübertrager abgegebenen Wärmemenge wird lediglich die Differenz der von den beiden Temperaturmeßwertgebern 38 und 40 ermittelten Temperatur über der Zeit addiert. Das Ergebnis dieser Addition ist der abgegebenen Wärmemenge proportional und kann unmittelbar für die Meßanzeige ausgewertet werden, so daß ein weiterer Multiplikationsvorgang der Temperaturdifferenz mit der Heizwasser-Durchflußmenge entfällt.

Claims

Ansprüche {X Einrichtung zum Messen der Wärme, die ein umgepumptes flüssiges Heizmedium an einen Wärmeübertrager abgibt, aessen Durchflußwiderstand durch ein Ventil veränderbar ist, mit zwei Temperaturmeßwertgebern, von denen der eine stromauf und der andere stromab des Wärmeübertragers die Temperatur des Heizmediums erfaßt, und mit einem Integrator, der das Produkt aus der gemessenenTemperaturdifferenz und der Durchflußmenge über der Zeit integriert und das so gewonnene Meßergebnis auswertbar festhält, dadurch gekennzeichnet, daß in dem zwischen den beiden Temperaturmeßstellen liegenden Leitungsnetzteil (22) für das Heizmedium mindestens zwei i Durchflußwiderstände (30 und 32) angeordnet sind, die derart auf den Wärmeübertrager (14) abgestimmt sind, daß die entsprechend bemessene Pumpe (18) bei allen Stellungen des dem Wärmeübertrager (14) zugeordneten Ventils (36) pro Zeiteinheit eine bestimmte, gleichbleibende Durchflußmenge des Heizmediums durch den genannten Leitungsnetzteil (22) pumpt, und daß der Integrator (42) allein von den Temperaturmeßwertgebern (38, 40) angesteuert ist und das Meßergebnis unter Zugrundelegung der gleichbleibenden Durchflußmenge bildet.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Wärmeübertrager (14) und dem Ventil (36) ein erster Strömungswiderstand (30) parallelgeschaltet und dieser Parallelschaltung ein zweiter Strömungswiderstand (32) nachgeschaltet ist.
3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der dem Wärmeübertrager (14) parallelgeschaltete erste Strömungswiderstand (30) einen Widerstandswert hat, der etwa 0,5 bis 3 mal so groß ist wie der DurchfluBwiderstand durch den Wärmeübertrager (14) bei voll geöffnetem Ventil (36).
4. Einrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der dem Wärmeübertrager (14) parallelgeschaltete erste Strömungswiderstand (30) ein selbsttätig öffnendes federbelastetes überströmventil ist.
5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der der Parallelschaltung aus erstem Strönu.gs.iderstand (30) und Wärmeübertrager (14) nachgeschaltete zweite Strömungswiderstand (32) als Mengenregler wirkend die Durchflußmenge vorzugsweise auf denjenigen Wert begrenzt, bei welchem der Wärmeübertrager (14) bei voll geöffnetem Ventil (36) mit seiner Nennwassermenge beaufschlagt ist.
6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Strömungswiderstände (30 und 32), der Integrator (42) und der eine Temperaturmeßwertgeber (40) zu einer Kompaktbaueinheit (44) zusammengefaßt sind.
7. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichngt, daß die beiden Temperaturmeßwertgeber (38 und 40) als Thermoelemente ausgebildet sind und den als elektrochemisches Coulombmeter ausgeführten Integrator (42) netz- und batterieunabhängig mit Strom versorgen.