DE3010738C2 - Heizkostenverteiler - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Heizkostenverteiier gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Ein derartiger Heizkostenverteiier ist in der DE-OS 11 437 beschrieben. Bei ihm gibt der Temperaturfühler ein Analogsignal ab, welches in einem Analog/Digitalwandler in ein digital verarbeitbares Zahlensignal umgesetzt wird und dann auf einen Mikroprozessor gegeben wird.

Derartige analog arbeitende Temperaturfühler sind aber sehr kostspielig und erfordern eine häufige Wartung, wenn mit ihnen genaue Ergebnisse erzielt werden sollen.

Auch bei einem Heizkostenverteiier, der in einem erschienenen Sonderbericht des Institutes für Landes- und Stadtentwicklungsforschung des Landes Nordrhein-Westfalen (ILS) mit dem Titel »Wärmeenergieerfassung im Wohnungsbau« beschrieben ist, wird ein analoger Temperaturfühler, nämlich ein Thermoelement verwendet. Dessen Ausgangssignal wird in analoger Form an eine zentrale Zählstelle übermittelt.

Thermoelemente erzeugen jedoch nur kleine Spannungen, bei denen Verluste in den Übertragungsleitungen zur zentralen Zählstelle stark zu Buche schlagen. Die abgegebene Thermospannung ist zudem stark lastabhängig; man muß also die Länge der Übertragungsleitung jeweils rechnerisch mitbcrüeksiehtigen. Diese NachtciU: kann man auch durch Verwendung von Übertragungsverstiirkcrn nur zum Teil ausräumen. Diese Verstärker sind zudem teuer, benöligen gesonderten Phil/, und bedingen erhöhte Insiallationskosien.

Es ist ferner bekannt, Temperaturen unter Verwendung temperaturabhängig geschnittener Schwingquarze und nachgeschalteter digitaler Zähler zu messen, wie z. B. im »Handbuch der technischen Temperaturmessung« von F. Lieneweg, 1976, S. 174 und 175 beschrieben. Derartige Meßanordnungen wurden bisher aber in erster Linie im Labor im Hinblick auf Temperatunncssungen mit hoher Auflösung verwendet.

Durch die vorliegende Erfindung soll ein Heizkostenverteiier gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 geschaffen werden, der trotz geringer Herstellungskosten

ίο eine genaue Messung des Wärmeverbrauches ermöglicht.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch einen Heizkostenverteiier gemäß Anspruch 1.
Bei dem erfindungsgemäßen Heizkostenverteiier wird davon Gebrauch gemacht, daß die Technik auf dem Gebiet der eleki:onischen Quarzuhren weit fortgeschritten ist Die in diesen Uhren verwendeten Schwingquarze und Uhrenchips, welche die Frequenzteiler, Zähler, Speicher und Anzeigetreiber enthalten, sowie die häufig verwendeten Flüssigkristall-Segmentanzeigen sind wegen ihrer Herstellung in sehr großen Serien in hervorragender Güte für geringen Preis erhältlich.

Bei diesen Uhren wird Wert darauf gelegt, daß die Ganggenauigkeit auch bei Änderungen der Umgebungstemperalur erhallen bleibt. Deshalb werden die Schwingquarze in einer Richtung geschnitten, in welcher die Änderung des Verhältnisses Elastizitätsmodul/ Dichte in Abhängigkeit von der Temperatur möglichst klein ist. Trotzdem zeigen auch mit solchen Schwingquarzen versehene Uhren noch einen Einfluß der Umgebungstemperatur auf die Ganggenauigkeit.

Von diesem in der Uhrenlechnik unerwünschten Effekt wird erfindungsgemäß gezielt zur Wärmeverbrauchsmessung Gebrauch gemacht. Damit wird die hoch entwickelte Präzisionstechnologie auf dem Gebiet der elektronischen Quarzuhren auf einem ganz anderen Gebiet der Technik nutzbringend eingesetzt.

Man kann mit dem erfindungsgemäßen Heizkostcnverteücr die Ablesung des Wärmeverbrauchs einfach dadurch erledigen, daß man die von der mit dem temperaturabhängig geschnittenen Quarz bestückten »Meßuhr« angezeigte »Zeit« mit der Echtzeit vergleicht, also mit der Zählung, die unter Verwendung eines Uhrenchips zusammen mit einem normalen, auf möglichsl geringen Temperaturgang geschnittenen Schwingquarz erhalten wird.

Der erfindungsgemäße Heizkostenverteiier ist trotz erheblich besserer Präzision und trotz geringeren Unterhaltsbedarfes von den Kosten her auch mit den bisher am weitesten verbreiteten einfachen Verdampfungs-Heizkostenverteilern konkurrenzfähig. Das Ablesen ist aber erheblich einfacher: der Meßbereich, der vom einzelnen Heizkostenverteiier erfaßt werden kann, ist viel größer. Außerdem hat der Wohnungsinhaber ständig eine eindeutige und leicht ablesbare Anzeige des bisherigen Gesamtwärmeverbrauches.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in Unteransprüchen angegeben.
Mit der Weilerbildung der Erfindung gemäß An-

W) Spruch 2 wird die Empfindlichkeit des Hei/kostenverteilcrs gemäß der Größe des zugeordneten llci/körpcrs gewählt. Dies erfolgt einfach durch entsprechende Auswahl der Schnittrichtung des Schwingquarzes: durch bloßes unterschiedliches Bestücken mit Schwingquar-

b5 /.en kann man so den I lci/kostenverteiler für einen bestimmten Riium skalieren.

Ein Hci/.koslenverteilcr, wie er im Anspruch i angegeben ist, lälJt sich auch von bisher nicht auf diesem

Gebiet tätigen kleinen Unternehmen einfach unter Verwendung fertiger Quarzuhren herstellen.

Bei einem Heizkostenverleilcr gemäß Anspruch 4 hat man eine besonders gute thermische Ankopplung des Schwingquarzes an das Uhrengehäuse und damit auch an den Heizkörper.

Nachstehend wird die Erfindung imtcr Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigt

Fig. 1 den oberen Teil zweier benachbarter Glieder eines Heizkörpers einer Warmwasserheizanlage mit einem dazwischen angeordneten Wärmeverbrauchsmesser, welcher mit geringfügigen Abwandlungen auch als Wärmeverbrauchsfühler eine Anlage mit zentraler Ablesung des Wärmeverbrauches verwendbar ist;

Fig. 2 einen vertikalen Schnitt durch den in Fig. 1 gezeigten Wärmeverbrauchsmesser und

F i g. 3 eine Aufsicht auf die geöffnete Rückseite einer geringfügig modifizierten Quarzarmbanduhr, welche den Hauptteil des Wärmeverbrauchsmessers nach Fig. 1 darstellt.

F i g. 1 zeigt den oberen Abschnitt zweier Heizkörperglieder 10, 12. Zwischen diesen ist ein insgesamt mit 14 bezeichneter Wärmeverbrauchsmesser in wärmeleitendem Kontakt fest angeordnet.

Wie am besten aus Fig.2 ersichtlich ist, weist der Wärmeverbrauchsmesser 14 eine Halteplatine 16 auf, welche eine becherförmige Vertiefung 18 hat. Seitliche Schenkel 20 der Halteplatine sind umgekantet, so daß sie parallel zu der Oberfläche der Heizkörperglieder 10, 12 verlaufen und mit diesen verschweißt werden können oder unter Verwendung eines hitzebeständigen Klebers, z. B. eines Zweikomponentenkunslstoffklebers verklebt werden können.

Die Haltcplatine 16 hat ferner nach vorne weisende Schenkel 22 und 24, welche einen Hallerahmen für eine Abdeckung 26 bilden. Von den Schenkeln 22 und 24 sind durch Einschnitte Blattfcdcrarme 28, 30 abgetrennt, welche nasenförmige Fcdcrabschnitlc 32 aufweisen. Diese Abschnitte fallen in F i g. 2 nach links langsam und nach rechts steil ab und ermöglichen so ein leichtes Einschieben der Abdeckung 26 und zugleich ein sicheres Verrasien derselben.

In den Schenkeln 22 und 24 sind bei ihren seitlichen Enden Löcher vorgesehen, durch welche ein Plombicrdraht 34 durchgezogen ist. dessen Enden über eine Plombe 36 geschlossen sind. Der Plombicrdraht 34 verhindert ein Entnehmen der Abdeckung 26, es sei denn, man zerstört die Plombe 36.

In der Vertiefung 18 ist eine Quarzarmbanduhr 38 mil Segmentanzeige für Sekunden, Minuten, Stunde und Datum (für ein Jahr) angebracht, wie sie im Handel preisgünstig erhältlich ist. Das Armband wurde entfernt. Zwischen dem Boden des Uhrengehäuses 40 und dem Boden der Vertiefung 18 liegt eine plastische Schicht 42 aus vorzugsweise zähem, wärmeleitendem, plastisch verformbarem Material. Diese Schicht stellt ein sattes Anliegen und eine gute thermische Ankopplung des Uhrengehäuses 40 an die Haiteplaline 16 unabhängig von der jeweiligen Planheil der Rückseite des Uhrcngehäuies sicher. ι

Wie ebenfalls aus I- i g. 2 ersichtlich ist. hat die aus elastisch verformbarem glasklarem Material gefertigte rechteckige Abdeckung 2b eine gewellte transversale Qucrschniltsl'orm. derart, daß ein mittlerer Abschnitt der Abdeckung in unbelastetem Zustand größere I lobe ι hai als dem Abstand /wischen den linsenförmigen Icilerabschtiilten 32 und der Vorderseite der in die Vertiefung 18 eingesetzten Armbanduhr 38 einspricht. Damit drückt die Abdeckung 26 im eingesetzten Zustand die Armbanduhr 38 ständig gegen den Boden der Vertiefung 18.

Die Abdeckung 26 besteht vorzugsweise aus glasklarem Kunststoff wie Acrylglas. Ein derartiges Material läßt sich einfach in die beschriebene Form bringen, hat gute Elastizität und ermöglicht eine unbehinderte Ablesung des Anzeigefcldes der Armbanduhr.

Der oben beschriebene Wärmemesser arbeitet wie

ίο folgt:

Die Armbanduhr 38 enthält als der Unruhe konventioneller Armbanduhren vergleichbaren Schwinger einen Schwingquarz, welcher üblicherweise auf eine Frequenz von 32 kHz abgestimmt ist. Diese Abstimmung erfolgt durch Herausschneiden eines Quarzblöckchens aus einer cinkrislallinen Quarzplatte unter Einhaltung genau vorgegebener Abmessungen und in ganz bestimmter Richtung bezüglich der Kristallachsen des Quarzes. Außer von der Geometrie hängt die mechanisehe Eigenfrequenz des Quarzblöckchens auch vom Elastizitätsmodul und von der Dichte des Quarzmateriales ab. Diese beiden Größen sind temperaturabhängig. Durch Auswahl der Schnittrichtung bezüglich der Krislallachsen kann man die Änderung der Eigenfrequcnz des Schwingquarzes mit der Temperatur klein hallen. In der Tal haben derartige Armbanduhren eine gute Ganggenauigkeit, wenn sie am Arm getragen werden oder abgelegt bei Zimmertemperatur aufbewahrt werden.

Bei starken Temperalurabweichungen von der beim Konstruieren der Uhr vorgesehenen normalen Arbeitstcmperalur geht jedoch die Uhr systematisch falsch, genauer gesagt, bei höheren Temperaturen vor. Dieser Effekt wird bei dem oben beschriebenen Wärmever-

Vi brauchsmesscr gezielt verwendet: die jeweilige Arbeitsfrequenz des Schwingquarzes entspricht derjenigen Temperatur, auf welcher er sich befindet; der Zähler der Uhr, welcher die geeigneler hcruntergeteilten Ausgangsimpulse des Schwingquarzes aufsummiert, bildet so zugleich das Integral der Temperatur über die Zeit, wenn man den Zählersland mit der echten Uhrzeit vergleicht. Das Tempcraturiniegral ist bei Heizkörpern ein Anhaltspunkt für die von ihnen insgesamt abgegebene Wärmemenge.

Die Wärmeverbrauchsmessung erfolgt also unter Verwendung des in Fi g. I und 2 gezeigten Wärmeverbrauchsmessers einfach folgendermaßen: die Armbanduhr 38 wird zu Beginn der Heizperiode auf Normalzeit eingestellt (linier Verwendung eines der Einstell- und Anzcigestcuerknöpfe 44 der Uhr) oder der Unterschied zwischen der Echtzeit und der von der Armbanduhr 38 gerade angezeigten Zeit wird aufgeschrieben. Nach der Heizperiode wird der Unterschied der von der Armbanduhr 38 angezeigten Zeil und der Echtzeit wieder

v, ermittelt (und ggf. wird der zu Beginn der Heizperiode schon vorhandene Unterschied von diesem Unterschied abgezogen). Die so erhaltene Zahl ist direkt ein Maß für den Wärmeverbrauch. Diese Ermittlung kann auch während der Heizperiode leicht von den Bewohnern der no Wohnung vorgenommen werden, um den Wärnieverbrauch laufend zu kontrollieren.

Aufgrund der oben beschriebenen Anbringung der Armbanduhr 38 in der llallcplatinc 16 ist eine Beeinflussung des Ganges der Uhr zur Verfälschung des Meßergebnisses nicht möglieh. Man erkennt lerner, daß der oben beschriebene Wärmeverbrauchsmesser sehr klein bunt und ein ansprechendes Äußeres hat. Dieser Wärmeverbrauchsmesser ist auch im Unterhalt billig. Ks

braucht nur im Abstand von einigen Jahren (zwischen 3 und 5, je nach Uhrentyp) die Batterie ausgetauscht zu werden, und nur hierzu muß die Verplombung der Hcizplatine 16 geöffnet werden (es sei denn, man möchte die Uhr nach jeder Heizperiode wieder auf die Echtzeit zurückstellen).

Bei dem oben beschriebenen Wärmeverbrauchsmesser wurde eine Quarzarmbanduhr, wie sie im Handel erhältlich ist, ohne jegliche Modifikation verwendet. Durch geringfügige Abänderungen, welche nur geringe Kosten verursachen, kann man die Uhr noch besser an ihre Verwendung als zentraler Teil eines Wärmcvcrbrauchsmessers anpassen.

Wie Fig.3 zeigt, besteht eine übliche Quarzarmbanduhr im wesentlichen aus dem uhrengehäuse 40, aus r, einer gedruckten Schaltung 46, welche die integrierten Schaltkreise 48 zum Herabteilen der vom Schwingquarz abgegebenen Frequenz, zum Zählen und zur Ansteuerung der Segmentanzeige sowie zur Voreinstellung der Uhr trägt, aus einer Halterung 50 für eine Knopfzelle 52 sowie aus dem mit der gedruckten Schaltung 46 verlöteten .Schwingquarz 54, weicher in einein eigenen kleinen Gehäuse steckt. Ks ist daher ohne Schwierigkeiten möglich, den Schwingquarz 54 auszutauschen.

Oben war schon dargelegt worden, daß der Schwingquarz 54 so geschnitten wird, daß der Temperaturgang seiner Eigenfrequenz klein ist. Man kann nun einen Schwingquarz, welcher sich für die Wärmcverbrauchsmessung besonders gut eignet, gerade umgekehrt in einer Richtung schneiden, in welcher der Temperaturgang der Eigenfrequenz sehr groß ist. Diese Richtungen sind ebenfalls bekannt, die entsprechende Umstellung der Kristallsägeeinrichtungen bereitet keine Schwierigkeiten. Auf diese Weise kann man den Unterschied zwischen der von der Armbanduhr angezeigten »Zeil« und 3^r> der Echtzeit, welcher den Wärnieverbrauch wiedergibt, erhöhen und damit die Empfindlichkeit des Wärmeverbrauchsmessers verbessern.

Außerdem kann man durch Schneiden von Schwingquarzen in Richtungen, welche zwischen derjenigen mit maximalem Temperaturgang der Frequenz und derjenigen mit minimalem Temperaturgang der Frequenz liegen. Wärmeverbrauchsmesser mit unterschiedlicher Empfindlichkeit bereitstellen und so auch unterschiedlich großen Heizkörperflächen direkt Rechnung tragen, während bei Verwendung einheitlich gleicher Wärmeverbrauchsmesser der angezeigte Wert zuletzt noch mit der Heizkörperfläche multipliziert werden muß. Man kann also unter weitestgehender Verwendung gleicher Teile Wärmeverbrauchsmesser herstellen, welche stark unterschiedliche Empfindlichkeit haben.

Falls erwünscht, kann man die thermische Ankopplung des Schwingquarzes 54 an das Uhrengehäuse 40 noch dadurch verbessern, daß man ihn über eine Fettmasse oder Vergußmasse 56 mit dem Uhrengehäuse 40 verbindet, welche in F i g. 3 durch Punkte angedeutet ist

Es ist bekannt, daß man zur genaueren Ermittlung der Wärmeabgabe eines Heizkörpers nicht nur dessen mittlere Temperatur, sondern zugleich auch die Raumtemperatur messen muß. Mißt man nur die Temperatur des ω Heizkörpers, so wird unterstellt, daß die Raumtemperatur konstant den üblichen Wert hat. Wünscht man die genauere Messung, so kann man einen zweiten Wärmcverbratichsmesscr wie den oben beschriebenen Wärnicverbrauchsmcsser 14 einfach an einer Raumwand dau- M erhafi befestigen; man muß dann nach Ablauf der Heizperiode nur den Unterschied der Anzeige beider Meßgeräte ermitteln. Auf diese Weise erhält man also ohne groUen Installationsaufwand eine recht genaue Angabe über die vom Heizkörper insgesamt abgegebene Wärme. Ein derartiges Vorgehen ist mit den herkömmlichen Verdampfungsmessern überhaupt ausgeschlossen, da diese bei normaler Raumtemperatur möglichst noch nicht ansprechen sollen, vielmehr erst bei der erhöhten Temperatur des Heizkörpers zu arbeiten beginnen sollen. Der zusätzliche Aufwand für die präzise Wärmcver· brauchsmcssung unter Berücksichtigung der sich ändernden und möglicherweise nach persönlichem Geschmack unterschiedlich gewählten Raumtemperatur ist somit mit nur geringen Mehrkosten möglich.

Hierzu I Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Heizkostenverteiier mit mindestens einem an einen Heizkörper thermisch ankoppelbaren Temperaturfühler und einer Zähleinrichtung, welche in Ab hängigkeit vom Ausgangssignal des Temperaturfühlers arbeitet, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperaturfühler einen an sich bekannten auf Temperaturabhängigkeit seiner Arbeitsfrequenz geschnittenen Schwingquarz (54) aufweist, daß die Arbeitsfrequenz dieses Schwingquarzes <54) bei Raumtemperatur der Arbeitsfrequenz eines Uhrenquarzes entspricht, daß die Zähleinrichtung durch ein entsprechendes Uhrenchip (46, 48) gebildet ist und daß der Wärmeverbrauch aus der Differenz der Zählung zu der Zählung eines temperaturunabhängigen Uhrenquarzes herleitbar ist.

2. Heizkostenverteiler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Richtung, in welcher der Schwingquarz (54) jeweils geschnitten ist. auf die Größe des zugeordneten Heizkörpers (10,12) abgestimmt ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der temperaturabhängig geschnittene Schwingquarz (54) anstelle eines Uhrenquarzes in ein Uhrengehäuse (40) eingebaut ist und letzteres am zugeordneten Heizkörper (10,12) befestigt ist.

4. Heizkostenverteiler nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwingquarz (54) mit dem Uhrengehäuse (40) vergossen (56) ist.