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Dokumentenidentifikation DE69631798T2 10.03.2005
EP-Veröffentlichungsnummer 0000882220
Titel KALORIMETERVERFAHREN UND -VORRICHTUNG FÜR RADIATOR
Anmelder Brunata Holding A/S, Rungsted Kyst, DK
Erfinder FISCHER-HANSEN, Peter, Jens, DK-2960 Rungsted Kyst, DK
Vertreter LEINWEBER & ZIMMERMANN, 80331 München
DE-Aktenzeichen 69631798
Vertragsstaaten CH, DE, DK, ES, FR, GB, LI, NL, SE
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 18.12.1996
EP-Aktenzeichen 969422682
WO-Anmeldetag 18.12.1996
PCT-Aktenzeichen PCT/DK96/00545
WO-Veröffentlichungsnummer 0009722863
WO-Veröffentlichungsdatum 26.06.1997
EP-Offenlegungsdatum 09.12.1998
EP date of grant 03.03.2004
Veröffentlichungstag im Patentblatt 10.03.2005
IPC-Hauptklasse G01K 17/08

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und einen Wärmeverbrauchszähler (bzw. ein Wärmeverbrauchsmeßgerät) zum Aufzeichnen der von Radiatoren verbrauchten Wärmemenge, aufweisend ein Gehäuse mit einer Berechnungseinheit und mit damit verbundenen Temperatursensoren für Radiator- und Raumtemperaturen, wobei die Berechnungseinheit zum Zweck des Berechnens der Wärmeemission aus dem Radiator auf der Grundlage der gemessenen Temperaturen vorgesehen ist.

Wärmeverbrauchszähler für Radiatoren werden insbesondere für Zental- und Bezirksheizungseinrichtungen für die Verteilung der gesamten Heizkosten im Verhältnis zum Wärmeverbrauch verwendet. Die Wärmeemission eines Radiators ist proportional zur wirksamen Heizungsoberfläche multipliziert mit einer Funktion aus der Differenz zwischen den Temperaturen des Radiators und der Umgebungsluft. Damit dient in Wirklichkeit der Zähler dazu, diese Funktion über die Zeit zu integrieren, und eine Anzahl unterschiedlicher Typen von Wärmeverbrauchszählern sind bekannt, von denen einige die Temperatur der Umgebungsluft nicht heranziehen, sondern die Messung ausschließlich auf die Temperatur des Radiators stützen wie etwa Verdunstungsmeßgeräte, während andere wohlbekannte Typen die beiden Temperaturen mittels Thermoelementen messen und wobei der hervorgerufene Thermostrom mittels eines Ah-Zählers gemessen wird, welcher z.B. aus einem irreversiblen Elektrolytzähler bestehen kann, der Quecksilber in einer der Wärmeemission des Radiators entsprechenden Menge freigibt.

Obwohl Radiatoren mit Dualsensorzählern zum Messen des Radiators als auch der Raumtemperatur eine relativ genaue Messung des Wärmeverbrauchs liefern, sind die bekannten Konstruktionen solcher Zähler jedoch mit einer Anzahl von Nachteilen, wie etwa verschiedenen Möglichkeiten zum Manipulieren (cheating) des Wärmeverbrauchszählers, z.B. durch Abdecken, Aufheizen oder Kühlen der Temperatursensoren, und Beschränkungen bezüglich der Genauigkeit der Grenzbereiche für die auftretenden Temperaturen oder bezüglich atypischer Betriebsbedingungen verbunden. Daher kann, um die Aufzeichnung eines „Leerlauf“-Verbrauchs ohne der Emission von Wärme durch den Radiator zu vermeiden, der Zähler mit einer solchen grundlegenden Beschränkung versehen sein, dass der Zähler keinen Verbrauch aufzeichnet, bis sich der Radiator über einer gewissen Minimaltemperatur befindet. Wenn sie jedoch zu hoch angesetzt ist, kann das bedeuten, daß Wärmeemission aus dem Radiator, welche gemessen werden hätte sollen, nicht gemessen wird. Es kann auch auftreten, dass der Zähler eine Wärmeemission aus dem Radiator misst, welche tatsächlich stattfindet, jedoch nicht gemessen werden soll, da die emittierte Wärme nicht Teil der zu verteilenden Heizkosten ist, da der Radiator auf irgendeine andere Weise als durch die Zuführrohre beheizt worden ist, insbesondere in sehr heißen Sommern und/oder mittels direkt einstrahlendem Sonnenlicht auf den Radiator oder mittels gleichzeitiger Verwendung einer anderen Wärmequelle.

Es ist die Aufgabe der Erfindung ein Verfahren und einen Wärmeverbrauchszähler für einen Radiator zum Aufzeichnen der in einem Radiator verbrauchten Wärme vorzusehen, welcher die Möglichkeit einer genaueren Messung relativ zum tatsächlichen Wärmeverbrauch im Vergleich mit den existierenden Zählern vorsieht.

Dies wird mittels des Verfahrens nach Anspruch 1 und mittels der Verwendung des Zählers nach Anspruch 8 erzielt. Hierdurch wird nämlich erzielt, dass eine Wärmemenge, welche von dem Radiator an den Raum abgegeben wird, wenn der Radiator abgeschaltet ist, nicht als Wärmeverbrauch aufgezeichnet wird, wenn sich innerhalb z.B. eines 24-Stunden-Zyklusses eine hohe Raumtemperatur insbesondere aufgrund von Aufheizung mittels der Sonne oder einer anderen Wärmequelle eingestellt hat, wobei die Kompensation mittels des berechneten negativen Wärmeverbrauchs während dem wärmsten Teil des 24-Stunden-Zyklusses durchgeführt wird.

Hierdurch wird es verhindert, dass der Wärmeverbrauchszähler einen nicht tatsächlich vorliegenden Wärmeverbrauch während des Sommers aufzeichnet, wenn die Heizungsanlage ansonsten ausgeschaltet ist.

Die Formel zum Berechnen positiven oder negativen Wärmeverbrauchs (Modus 3) kann unter einer Anzahl von unterschiedlichen Berechnungsformeln ausgewählt werden und kann diejenige sein, die in einem anderen Modus von der Erfindung bevorzugt ist.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung verwenden diesen Modus (Modus 3) nur, wenn die numerische Differenz zwischen der berechneten Raumtemperatur und der berechneten Radiatortemperatur sich unterhalb eines vorbestimmten Grenzwertes befindet. Hierdurch wird sichergestellt, dass der Zähler nicht dahingehend manipuliert werden kann, einen sehr großen negativen Wärmeverbrauch zu berechnen.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der Zähler einen alternativen Wärmeaufzeichnungsmodus (Modus 1, 2) auf, bei welchem keine Aufzeichnung negativen Verbrauchs ausgeführt wird, wenn die Temperaturdifferenz oberhalb des vorbestimmten Grenzwertes ist und in dem die Berechnung des Wärmeverbrauchs durch Messung einer vorbestimmten Ersatzraumtemperatur anstatt der berechneten Raumtemperatur ausgeführt wird.

Die Erfindung wird nun mehr im Detail mit Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, wobei

1 eine Ausführungsform eines Wärmeverbrauchszählers nach der Erfindung in Vorderansicht veranschaulicht,

2 ein eine vertikale Schnittansicht entlang der Linie II – II in 1 desselben ist,

3 eine Perspektivansicht einer gedruckten Karte in dem in 1 und 2 gezeigten Zähler ist,

4 eine erste Ausführungsform eines Anschlußstücks für einen Wärmeverbrauchszähler in Vorderansicht ist,

5 eine Seitenansicht der in 4 gezeigten Ausführungsform ist,

6 eine Vorderansicht einer alternativen Ausführungsform eines Anschlußstücks ist,

7 eine vom Ende her gesehene Seitenansicht der in 6 gezeigten Ausführungsform ist,

8 ein Diagramm zur Veranschaulichung der Berechnung des Wärmeverbrauchs unter verschiedenen Temperaturbedingungen ist, und

9 ein Flußdiagramm zur Berechnung des Wärmeverbrauchs durch den Zähler ist.

Der in den 1 und 2 gezeigte elektrische Wärmeverbrauchszähler weist ein Gehäuse 1 aus einem thermisch und elektrisch isolierenden Material, vorzugsweise Kunststoff, auf, welches aus einem unteren Bereich 2 und einer oberen sowie einer unteren Abdeckung 3 bzw. 4 besteht. Durch ein Fenster in der obersten Abdeckung 3 kann eine LCD-Anzeige 5 gesehen werden, wie aus 1 hervorgeht. Die oberste Abdeckung 3 wird an dem Zähler mittels einer Bleiversiegelung 6, welche zerstört werden muß, um Zugang zum Inneren des Gehäuses 1 zu erlangen, gesichert. Der oberste Deckel sichert den untersten Deckel 4 auf einer nicht speziell veranschaulichten Weise, was bedeutet, dass er auch nicht entfernt werden kann, ohne die Bleiversiegelung 6 aufzubrechen.

Die Anzeige 5 ist auf einer beidseitigen Schaltungsplatte 7, welche in dem Gehäuse gesichert ist, befestigt. Auf der der Anzeige gegenüberliegenden Seite ist eine Berechnungseinheit in der Form eines Mikroprozessors 8 befestigt und die gleiche Seite der Platte 7 trägt auch einen Radiatortemperatursensor 9 und drei Rückseitenelementanzeigeschalter 17, von denen nur einer in 2 sichtbar ist. Auf der Vorderseite der Schaltungsplatte 7 ist auch ein Raumtemperatursensor 10 und ein Vielfachstecker 11, welcher Stromversorgung von einer externen Stromquelle und RF-Kommunikation mittels Programmier- und Dateneingangs- und Ausgangslesegeräten über Drahtverbindungen ermöglicht, vorgesehen. Eingang und Ausgangslesen kann darüber hinaus über eine optische Infrarotkommunikationsschnittstelle 15 mit Dioden 15A durch Fenster 16 in der obersten Abdeckung 3 ausgeführt werden. Als eine dritte nicht gezeigte Option kann der Dateneingang und das Datenausgangslesen über einen Radiotransmitter / -empfänger erzielt werden, welcher in diesem Fall in dem Gehäuse 1 angeordnet ist und mit der elektrischen Schaltung über den Vielfachstecker 11 verbunden ist.

In der 2 ist unterhalb der untersten Abdeckung eine Batteriepackung 12 zum Zuführen von Energie an den Zähler über Batterieklemmen 13 gezeigt.

Der im Vorstehenden beschriebene Wärmeverbrauchszähler ist zum Befestigen auf einem Radiator über einem in 2 gezeigten Anschlußstück 14, welches vorzugsweise an einem nicht gezeigten Befestigungsstift befestigt ist, welcher wiederum an dem Radiator gesichert ist und sich durch eine Öffnung 18 in dem Anschlußstück und auch durch eine Öffnung 19 in dem unteren Bereich 2 des Zählers erstreckt, vorgesehen. In 2 ist das Anschlußstück 14 auch als eine Vertiefung 20 aufweisend gezeigt, in welcher der Wärmeverbrauchszähler 9 für einen Radiator angeordnet ist, wenn der Zähler auf dem Anschlußstück befestigt ist. Der Sensor 9 besteht, wie der Raumsensor 35, vorzugsweise aus NTC-Widerständen, deren Widerstandswerte ein Maß der Temperaturen, die sie auslesen sollen und der Temperatur des Anschlußstücks 14 bzw. der Temperatur des Raumes darstellen. Die mittels der Temperatursensoren bestimmten Werte sind nicht korrekt, aber sie werden mittels der elektrischen Schaltungen 7, 8 auf der Grundlage von in klimatisierten Räumen für die einzelnen Radiator- und Anschlußstücktypen bestimmten Konstanten berechnet.

Da große Anzahlen von Radiatortypen mit vielen unterschiedlichen Konstruktionen verfügbar sind, ist es notwendig, viele verschiedene Anschlußstücktypen zu verwenden, um gute und verläßliche Übertragung von Wärme von dem Radiator an den Zähler zu erlangen, wobei die Anschlußstücktypen auf die jeweiligen Radiatorkonstruktionen abgestimmt sind. Zwei unterschiedliche Anschlußstückkonstruktionen sind in den 4 bis 7 gezeigt. Das in den 4 und 5 gezeigte Anschlußstück 21 ist für die Befestigung an einer ebenen Radiatoroberfläche mit seiner ebenen Seite gedacht, während die entgegengesetzte Seite mit einer Anzahl von Rillen 22 und Führungen profiliert ist. Abhängig von dem Ort der Rillen werden die Anschlußstückanzeigeschalter 17 mittels der Führungen betätigt, wenn der Zähler in dem Anschlußstück befestigt wird. Bei Verwendung dreier Schalter 17 können unterschiedliche Breiten und Orte der Rillen 22 eine, zwei oder drei der Schalter 17 betätigen, was bedeutet, dass insgesamt sieben Kombinationen für die Betätigung möglich sind, wobei die achte Kombination, bei welcher keine der Schalter betätigt wird, anzeigt, dass der Zähler nicht auf einem Anschlußstück befestigt ist. Die verschiedenen Kombinationstypen sind mit z.B. A, B, C... bezeichnet und die Kombination betätigter Schalter 17 zeigt den Anschlußstücktyp an, welcher mittels der elektrischen Schaltung auf der Anzeige 5 angezeigt wird. Damit wird ein eindeutiges Auslesen und eine andere eindeutige Anzeige des Anschlußstücktyps erzeugt, wobei sofort verifiziert werden kann, dass das korrekte Anschlußstück A, B, C... in Verbindung mit dem entsprechenden Radiator verwendet wurde.

6 und 7 veranschaulichen ein zweites Anschlußstück 24 zum Befestigen an einem anderen Radiatortyp und hier weisen die Rillen 25 und die Führungen 26 eine andere Breite auf und sind an einem anderen Ort angeordnet als an dem Anschlußstück 21 in den 4 und 5. Bei dem Anschlußstück 24 ist zusätzlich zur Befestigungsöffnung 18 die Vertiefung 20 zum Aufnehmen des Wärmeverbrauchssensors 9 gezeigt. Weiterhin ist das Anschlußstück aus einem guten Wärmeleiter, vorzugsweise Aluminium hergestellt und weist eine relativ kurze Länge, welche vorteilhafterweise ein Drittel der Länge des Gehäuses ausmacht, auf, um zu vermeiden, dass zuviel Wärme an einen befestigten Zähler übertragen wird, wobei sichergestellt wird, dass der letztere und damit auch der Raumsensor 10 nicht übermäßig aufgeheizt wird. Die Anschlußstücke sind vorteilhafterweise symmetrisch um eine zentrale Achse, wodurch sichergestellt wird, dass sie während der Befestigung nicht invertiert werden.

Wenn die Anzahl von Schalterbetätigungskombinationen unzureichend ist, können mehr Rillen und Führungen auf den Anschlußelementen und weitere Schalter 17 auf dem Zähler vorgesehen sein oder es können Schalter 17 verwendet werden, welche mehrere Schalterpositionen in Verbindung mit Führungen und Rillen unterschiedlicher Tiefen aufweisen.

Nun wird auf 8 Bezug genommen, welche verschiedene Temperaturbedingungen, die die Art und Weise, auf welche die Aufzeichnung von Wärmeverbrauch zu berechnen und aufzuzeichnen ist, bestimmen, im Diagramm veranschaulicht. In dem Diagramm zeigt die horizontale Achse die Radiatortemperatur THB an, welche mittels der elektrischen Schaltung auf der Grundlage des von dem Radiatortemperatursensor 9 gemessenen Wertes berechnet wird. Auf entsprechende Weise bezeichnet die vertikale Achse die Raumtemperatur TRB, welche von der Schaltung auf der Grundlage des mittels des Raumtemperatursensors 10 gemessenen Wertes berechnet wird. In dem Diagramm sind die verschiedenen Temperaturmodi als Modus 0, Modus 1, Modus 2 und Modus 3 bezeichnet. Im Modus 0, welcher den Temperaturbereich abdeckt, in dem die berechnete Radiatortemperatur unterhalb eines Grenzwerts THBG ist, wird keine Aufzeichnung von Wärmeverbrauch vorgenommen, da hier angenommen wird, daß keine Wärme von dem Radiator abgegeben wird. Diese Radiatoroberflächenstarttemperatur THBG kann z.B. auf 15°C eingestellt werden. Bei diesem Betriebsmodus besteht nur eine geringe Wahrscheinlichkeit der Verfälschung des Meßergebnisses, z.B. durch Kühlen des Radiators um das Anschlußstück oder durch intensives Aufheizen des Zählers von seiner Vorderseite her, wodurch der Raumsensor eine zu hohe Temperatur mißt. Sollte dies über eine ausgedehnte Zeitspanne während der Heizsaison auftreten, wird die Berechnungseinheit des Zählers darauf eingestellt, eine Referenztemperatur TRBE, die sogenannte Ersatzraumtemperatur, welche z.B. auf 20°C eingestellt werden kann, anstatt der berechneten Raumtemperatur TRB zu verwenden. Jedoch würde intensives Aufheizen des Zählers über eine gewisse Zeit auch dazu führen, dass der Radiatortemperatursensor aufheizt wird, wodurch die Berechnungseinheit von Modus 0 auf eine der anderen Modi durch Überschreitung des Grenzwertes THBG überwechseln wird.

Im normalen Betriebsmodus während der Heizsaison befinden sich die berechnete Radiator- und die Raumtemperatur innerhalb des in dem Diagramm als Modus 1 definierten Bereichs und der Energieverbrauch wird gemäß der Formel E = K* (THB – TRB) 1,33 berechnet, bei der K ein voreingestellter charakteristischer Wert für den entsprechenden Radiatortyp und die entsprechende Radiatorgröße ist und die Potenz 1,33 ein allgemein bekannter Normalwert ist, welcher in besonderen Fällen einen leicht unterschiedlichen Wert aufweisen kann. Der Modus-1-Bereich weist eine obere Grenze in Bezug auf die berechnete Raumtemperatur mit einem Grenzwert TRBG auf, über welchem die berechnete Raumtempertur TRB in dem Wärmeverbrauch nicht benutzt wird, sondern die vorstehend definierte Ersatzraumtemperatur TRBE. Wie im Modus 0 weist der Modus-1-Zustand nur eine geringe Wahrscheinlichkeit einer Verfälschung des Meßergebnisses auf. Daher würde, obwohl der Raumtemperatursensor um ein paar Grad aufgeheizt werden könnte, wodurch die berechnete Raumtemperatur TRB zu niedrig wird, das Ergebnis sehr leicht sein, daß die Temperaturbedingungen Modus 1 verlassen, um die Grenze TRBG zu überschreiten und in Modus 2 einzutreten. Das andere, jedoch sehr unwahrscheinliche Risiko einer Manipulation bezieht sich auf das Kühlen des Radiatortemperatursensors.

In dem Modus-2-Bereich, welcher sich in dem Diagramm oberhalb des Modus-1-Bereichs befindet, wird der Wärmeverbrauch gemäß der Formel E = K* (THB – TRBE)1,33 berechnet, welche dem vorstehend definierten Ausdruck entspricht, wobei der einzige Unterschied darin besteht, dass anstatt der berechneten Raumtemperatur TRB die Ersatzraumtemperatur TRBE verwendet wird. Der Modus-2-Zustand ist dadurch charakterisiert, dass der Radiator angeschaltet ist, während eine sehr hohe berechnete Raumtemperatur TRB aufgezeichnet wird. Das kann z.B. an einer Abdeckung des Radiators oder einfallender Sonne liegen oder es können besondere Gründe für eine hohe Raumtemperatur vorliegen. Ein Abdecken des Radiators oder einfallende Sonne wird bewirken, dass die gemessene Raumtemperatur zu hoch ist, und die gemessene Radiatortemperatur wird auch zu hoch sein. Der berechnete Wärmeverbrauch wird zu niedrig sein, wenn die Formel von Modus 1 für die Berechnung verwendet wird. Es ist nicht möglich, zwischen einem Abdecken und einfallender Sonne zu unterscheiden, da die Temperaturkurven für diese beiden Situationen sehr ähnlich sind, jedoch wird einfallende Sonne oft in kurzen Intervallen auftreten und nur in dem Fall von Zählern, welche einem Fenster gegenüberliegend befestigt wurden, auftreten. Einfallende Sonne kann auch bedeuten, dass das Thermostatventil des Radiators den Wasserfluß abschaltet. Wenn die Ersatzraumtemperatur zur Berechnung des Wärmeverbrauchs verwendet wird, werden mögliche unangenehme Nebeneffekte aus unerwünschten Manipulationen vermieden.

In dem mit Modus 3 bezeichneten geneigten Bereich im Diagramm in 8 zeigt die unterbrochene Mittellinie den Modus an, in welchem die berechnete Raumtemperatur mit der berechneten Radiatortemperatur identisch ist. Der Modus-3-Bereich ist mittels Linien, welche parallel zu der Mittellinie sind und welche in einem Abstand TBG davon angeordnet sind, begrenzt, wobei TBG z.B. 5° über und unter der Mittellinie sein kann, d.h. die berechnete Raumtemperatur kann 5° auf jede Seite der Radiatortemperatur hin variieren.

Es ist eine Voraussetzung für Modus 3, dass der Radiator abgeschaltet ist oder dass zumindest durch die zum Radiator führenden Leitungen keine Wärme dem Radiator zugeführt wird oder von dem Radiator entfernt wird. In diesem Zusammenhang besteht die Voraussetzung, dass die Berechnungseinheit in Modus 3 eintritt darin, dass die berechnete Raumtemperatur sich über die berechnete Radiatortemperatur erhöht. Der Wärmeverbrauch wird auch in Modus 3 gemäß der für Modus 1 angegebenen Formel berechnet, jedoch wird hier der Verbrauch mit Vorzeichen berechnet und in einem separaten Modus-3-Register aufsummiert. Wenn daher die Raumtemperatur höher als die Radiatortemperatur ist, wird die von dem Radiator von der Umgebung empfangene Wärme als ein negativer Wärmeverbrauch berechnet.

Wenn die Raumtemperatur daraufhin unter die Radiatortemperatur fällt, was bewirkt, dass der Radiator Wärme an die Umgebung abgibt, wird ein positiver Wärmeverbrauch berechnet. Wenn der Zähler Modus 3 verläßt, wird der Inhalt des separaten Modus-3-Registers zum Gesamtverbrauch hinzu addiert und das Register wird wieder auf Null gesetzt. Der Modus-3-Zustand kann z.B. während einer heißen Periode des Jahres auftreten, bei der die Raumtemperatur die Radiatortemperatur zur Tageszeit übertreffen kann, jedoch Nachts darunter absinkt. Damit verhindert der Modus-3-Zustand, dass der positive „Wärmeverbrauch" während der Nacht als tatsächlicher Verbrauch aufgezeichnet wird, jedoch wird in diesem Fall diesbezüglich mittels einem negativen Wärmeverbrauch während dem Tag kompensiert. Der Verbrauch in dem Modus-3-Register, welcher sehr oft Null ist, wird einmal während 24 Stunden zum gesamten Verbrauch hinzu addiert, wahlweise nach einem Vielfachen von 24 Stunden, um einen plötzlichen Sprung in der Zählung zu vermeiden. Es sollte angemerkt werden, dass es wichtig ist, dass ein Zyklus von 24 Stunden oder eine Vielzahl von 24 Stunden verwendet wird, wobei periodisch abgeschätzt wird, ob ständig eine negative Zählung vorliegt, was ein Anzeichen für Manipulation sein kann. Dies könnte mit einer sehr guten Isolierung des Zählers erreicht werden, jedoch wäre dies in der Praxis wahrscheinlich mit viel Mühe verbunden. Der Temperaturzustand oberhalb des Modus-3-Bereichs ist mit Modus 2 in dem Diagramm wie der Bereich unterhalb des Modus-3-Bereichs bezeichnet. Der Wärmeverbrauch wird gemäß der gleichen Formel, wie vorstehend in Verbindung mit dem anderen Modus-3-Bereich erwähnt, berechnet und es ist für diesen oberen Modus-2-Bereich charakteristisch, dass die berechnete Raumtemperatur sich beträchtlich über der berechneten Radiatortemperatur befindet.

In der Praxis würde dieser Zustand kaum auftreten, außer als eine Folge von unbeabsichtigter Manipulation, wie etwa intensiver Aufheizung des Zählers von seiner Vorderseite her. Damit wird bei der Berechnung des Wärmeverbrauchs die Ersatzraumtemperatur verwendet, um unrichtige Aufzeichnung eines negativen Verbrauchs zu verhindern. Wenn in Modus 3 kontinuierlich ein negativer Verbrauch gemessen wird, wird auf Modus 2 umgeschaltet.

Das in 9 enthaltene Flußdiagramm zeigt die Bestimmung des tatsächlichem Moduses durch den Wärmezähler durch Berechnung des Wärmeverbrauchs gemäß dem in Verbindung mit 8 vorstehend beschriebenen Berechnungsverfahren. Der in 8 gezeigte Pfeil 30 zeigt die Abfolge der Entscheidungen in dem Flußdiagramm an und die kurzen dick eingezeichneten Linien 31, 32 und 33 zeigen die Bereichsgrenzen an, bei welchen Fragen in dem Flußdiagramm von 9 gestellt werden. Der Zähler kann nur in Modus 3 eintreten, wenn die Raumtemperatur die Radiatortemperatur übertrifft (TRB>THB). Für diesen Zweck wird die Markierung 3 (flag 3), vgl. 9, verwendet, welche angewendet wird, wenn diese Bedingung erfüllt wurde. Wenn der Zähler in andere Modi eintritt, wird Markierung 3 zurückgesetzt.

Aus der vorstehend in Verbindung mit 8 gegebenen Erklärung zeigt es sich, dass in dem Fall von natürlich auftretenden Temperaturfluktuationen, insbesondere wenn das Wetter heiß ist, eine ungefähr richtige Aufzeichnung des Wärmeverbrauchs erzielt wird, da es mit dem Zähler möglich ist, einen positiven, nicht tatsächlichen Verbrauch mittels einem entsprechenden negativen Verbrauch zu kompensieren. Bei abnormalen Betriebsbedingungen, welche gewöhnlich aufgrund der Manipulation des Zählers auftreten, wurden Maßnahmen zum Begegnen gefälschter Aufzeichnungen getroffen, wobei aus einem gesamtheitlichen Gesichtspunkt ein Zähler vorgesehen ist, welcher in allen Betriebsbedingungen eine befriedigende, ungefähr korrekte Aufzeichnung des Wärmeverbrauchs liefert.

Auf der Anzeige 5 auf dem Zähler können die aufgezeichneten Wärmeverbrauchseinheiten und der Verbrauch des vorherigen Jahres vorteilhafterweise in einem Informationszyklus gezeigt werden als auch eine Installationsnummer und eine Maßstabsgröße, welche den für den entsprechenden Radiator in der Berechnung der Wärmeverbrauchseinheiten verwendeten Gewichtungsfaktor anzeigt.

Die gemessenen und berechneten Werte der Raumtemperatur und der Radiatortemperatur als auch die passenden Bezeichnungen A, B, C werden gewöhnlich in dem Informationszyklus nicht gezeigt, können aber von den Benutzern beim Ablesen des Zählers während dem Austausch der Batterie oder ähnlichem zur Anzeige gebracht werden.

Damit sieht diese bevorzugte Ausführungsform der Erfindung einen elektrischen Wärmeverbrauchszähler für einen Radiator zum Aufzeichnen von von einem Radiator verbrauchter Wärme vor, wobei der Radiator ein Gehäuse mit einem unteren Bereich und eine Abdeckung mit einer Berechnungseinheit und damit verbundene Temperatursensoren für Radiator- und Raumtemperaturen und eine Stromversorgung aufweist, wobei die Berechnungseinheit zum Berechnen der Wärmeabgabe von dem Radiator auf der Grundlage der voreingestellten Temperaturen und eines Gesamtgewichtungsfaktors und einer Maßstabsgröße angeordnet ist und wobei der Raumtemperatursensor unter der Abdeckung angeordnet ist.

Bei dieser bevorzugten Ausführungsform für einen elektrischen Wärmeverbrauchszähler für einen Radiator sind der untere Bereich und die Abdeckung des Gehäuses aus einem nicht leitenden Material hergestellt und der Radiatortemperatursensor ist außerhalb des unteren Bereichs des Gehäuses angeordnet und in einem guten Wärmekontakt an einem gut leitenden Anschlußstück befestigt, welches an den Radiator angepaßt ist und daran gesichert ist und welches an seiner Zählerbefestigungsoberfläche eine Anzahl von Vorsprüngen und / oder Vertiefungen aufweist, deren Gestaltung und Anordnungen für das entsprechende Anschlußstück charakteristisch sind, wobei der Zähler eine Anzahl von Schaltern aufweist, welche zum Anschlußstück hinweisen und welche entsprechend der Vorsprünge / Vertiefungen des Anschlußstücks zum Ablesen des Typs des Anschlußstücks bei einem an den Radiator angepaßten und daran gesicherten gut leitenden Anschlußstück betätigt werden können und welches an seiner Zählerbefestigungsobertläche eine Anzahl von Vorsprüngen und / oder Vertiefungen aufweist, deren Gestaltungen und Anordnungen für das entsprechende Anschlußstück charakteristisch sind, wobei der Zähler eine Anzahl von Schaltern aufweist, welche zum Anschlußstück hinweisen und welche entsprechend der Vorsprünge / Vertiefungen des Anschlußstücks zum Erkennen des Anschlußstückstyps betätigt werden können.

Indem die Abdeckung des Gehäuses als auch sein unterer Bereich aus einem nicht leitenden Material hergestellt werden, ist damit eine gute Abschirmung der Raumtemperatur vorgesehen, was bedeutet, dass sie nicht unbotmäßig durch den Radiator beeinflußt wird und durch diese als solches bekannte Anordnung des Raumtemperatursensors in dem Zählergehäuse wird gleichzeitig im wesentlichen verhindert, dass Manipulation des Zählers, wie etwa Bedecken desselben, Aufheizen des Raumtemperatursensors oder Kühlen des Radiatortemperatursensors die Differenz zwischen der Radiator- und der Raumtemperatur und damit die Aufzeichnung des Verbrauchs ändert. Es sollte angemerkt werden, dass die Sensoren und insbesondere der Raumtemperatursensor bei normalen Bedingungen nicht die korrekten Radiator- und Raumtemperaturen liefern, welche jedoch von der Berechnungseinheit auf der Grundlage von vorbestimmten charakteristischen Werten für den Radiator und den Zähler berechnet werden. Durch diese Anordnung weist das gut leitende Anschlußstück dadurch einen verläßlichen und guten Kontakt mit dem Radiator auf, wodurch die berechnete Radiatortemperatur immer richtig sein wird. Die in dem Anschlußstück vorgesehenen Vorsprünge / Vertiefungen in Verbindung mit Kontaktmitteln auf der Rückseite des Zählers, welche mittels des Anschlußstücks selektiv betätigt werden, dienen dazu, sicherzustellen, dass in Verbindung mit dem entsprechenden Radiator das korrekte Anschlußstück dafür verwendet wird, welches über die Schalter zum Darstellen auf einer Anzeige verwendet werden kann. Damit ist zu einem hohen Ausmaß sichergestellt, dass die Temperaturmessung und damit die Wärmeverbrauchsaufzeichnung korrekt sind.

In einer Ausführungsform des Radiatorzählers nach der Erfindung ist das leitende Anschlußstück ein separates Element, welches unabhängig von dem Gehäuse ist und dessen Länge maximal ein Drittel der Länge des Gehäuses ausmacht. Dadurch wird die Abschirmung des Raumtemperatursensors weiter verstärkt, wodurch diese Messung nur zu einem kleinen Ausmaß durch direkte Aufheizung von dem Radiator beeinflußt wird.

Die Vorsprünge oder Vertiefungen können jede einer Zahl von Formen aufweisen, wie etwa Vorsprünge und Bohrungen (bosses and bores) oder können durchgängige Rillen mit dazwischenliegenden Materialführungen in der Zählerbefestigungsoberfläche des Anschlußstücks sein. Da viele unterschiedliche Typen und Konfigurationen von Radiatoren verfügbar sind, besteht Bedarf für mehrere unterschiedliche Anschlußstücke, um gute verläßliche Wärmeübertragung über das Anschlußstück zu erhalten. Zum Erkennen des entsprechenden Anschlußstücktyps bestehen die Vorsprünge I Vertiefungen des Anschlußstücks gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform nach der Erfindung aus zumindest zwei Rillen an jeder Seite, welche symmetrisch angeordnet sind und der Zähler weist zumindest drei Schalter auf, von denen jeder zumindest zwei Schaltfunktionen aufweist. Mittels dieser Schalter ist eine Anzahl von Kombinationen verfügbar zum in Abhängigkeit von ihrer Betätigung Anzeigen des Anschlußstücktyps, und in dem Fall, in dem weitere Kombinationen benötigt werden, kann jeder Schalter eine weitere Schaltfunktion aufweisen. Die symmetrische Anordnung der Rillen in dem Anschlußstück verhindert natürlich, dass es invertiert wird. Die zwischen den Rillen angeordneten Materialführungen, mit welchen die Rückseite des Zählers in Kontakt steht, übertragen die Radiatorwärme direkt an das Zählergehäuse und durch geeignete Dimensionierung dieser Materialführungen kann die Wärmezuführung an den Zähler ausgeglichen werden, um zu verhindern, daß unmäßige Wärmeübertragung, insbesondere an den Raumtemperatursensor auftritt.

Wie vorstehend angegeben, weist die Berechnungseinheit einen Mikroprozessor auf, welcher die tatsächlichen Werte der Radiatortemperaturen und Raumtemperaturen auf der Grundlage der zugeführten Meßwerte für die Radiatortemperatur und die Raumtemperatur mittels vorbestimmter charakteristischer Zahlen des entsprechenden Radiators gemäß der Erfindung berechnet. Dies ist zweckmäßig, da dadurch ein vielseitigerer Wärmeverbrauchszähler für einen Radiator erlangt wird, welcher auch bei Installation in Verbindung mit anderen Zählertypen verwendet werden kann.

Der Mikroprozessor nach der Erfindung kann vorteilhafterweise an eine optische Schnittfläche (optical sectional plane) und einen Vielfachstecker zur Eingabe und Ausgabe von Programmierdaten etc. angeschlossen sein. Mittels einer optischen Programmierung und Eingangs- und Ausgangseinheiten oder über eine Verdrahtung zum Vielfachstecker können in dem Mikroprozessor enthaltene Informationen dadurch einfach modifiziert oder ausgelesen werden. Darüber hinaus weist der Zähler zweckmäßigerweise eine LCD-Anzeige in Verbindung mit dem Mikroprozessor auf, was ermöglicht, dass Informationen immer gelesen werden, selbst im Fall niedrigen Stromverbrauchs.

Es stellt eine weitere Option dar, dass der Eingang und der Ausgang von Daten etc. immer über einen integral mit dem Zähler ausgebildeten und mit dem Mikroprozessor verbundenen Radiotransmitter / -empfänger bewirkt werden kann. Wenn der Zähler mit einem solchen Radiotransmitter / -empfänger versehen ist, wird er nur in langen Abständen von z.B. 8–10 Jahren „überprüft" und daher weisen die Schalter die weitere wesentliche Funktion auf, zu bewirken, dass der Radiotransmitter sofort eine Nachricht in dem Fall überträgt, in dem der Zähler von dem Radiator abmontiert wird oder in dem Fall, in dem dieser auf eine andere Weise betätigt wird.


Anspruch[de]
  1. Verfahren zum Aufzeichnen einer von einem in einem Raum befindlichen Radiator verbrauchten Wärmemenge, bei dem zugeordnete Werte der jeweiligen Temperaturen des Radiators (THB) und des Raumes (TRB) gemessen oder berechnet werden, und bei dem die gemessenen oder berechneten Werte für Raumtemperatur (TRB) und Radiatortemperatur (THB) verwendet werden, um die Wärmeemission von dem Radiator in den Raum zu berechnen, wobei die Berechnung auf der Grundlage eines vorbestimmten Berechnungsmodusses (Modus 0, 1, 2, 3) ausgeführt wird, und bei dem die berechneten Werte für die Wärmeemission kontinuierlich zu einem Aufzeichnungswert hinzu addiert werden, und bei dem die so erlangte Summe als ein neuer Aufzeichnungswert verwendet wird, dadurch gekennzeichnet, dass bei vorgegebenen Vorbedingungen ein Berechungsmodus (Modus 3) verwendet wird, bei dem vorbestimmte Raumtemperaturbereiche (TRB), welche die Radiatortemperatur (THB) übersteigen, bedeuten, dass negative Werte für die Wärmeemission des Radiators an den Raum berechnet werden, und vorbestimmte Raumtemperaturbereiche (TRB), welche niedriger als die Radiatortemperatur (THB) sind, bedeuten, dass positive Werte für die Wärmeemission des Radiators an den Raum berechnet werden, und die somit berechneten Werte für die negative Wärmeemission sowie die positive Emission zumindest über einen Zeitabschnitt aufgezeichnet werden, und dass auf der Grundlage dieser Werte ein Wert für die Gesamtwärmeemission erlangt und aufgezeichnet wird, welcher der Summe der berechneten Werte für Wärmeemission entspricht, und dass dieser Wert zu dem Aufzeichnungswert hinzu addiert wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Zeitabschnitt 24 Stunden entspricht.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass nur positive Werte für die Gesamtewärmeemission zu dem Aufzeichnungswert hinzu addiert werden.
  4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei Auswahl der vorstehend erwähnte Berechnungsmoduss (Modus 3) so lange beibehalten wird, als die numerische Differenz zwischen Werten für die Raumtemperatur (TRB) und der Radiatortemperatur (THB) geringer als ein vorbestimmter Wert (TBG) ist.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass bei Temperaturbereichen, bei denen die numerische Differenz zwischen Werten für die Raumtemperatur (TRB) und der Radiatortemperatur (THB) einen vorbestimmten Randwert (TBG) übersteigt, ein Berechnungsmodus (Modus 1, 2) ausgewählt wird, bei dem eine Berechnung der Wärmeemission nacheinander für jede Messung oder Berechnung für zugeordnete Werte für die Raumtemperatur (TRB) und die Radiatortemperatur (THB) ausgeführt wird, wonach nur positive Werte für die Wärmeemission kontinuierlich zu dem Aufzeichnungswert hinzu addiert werden.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Fall von Raumtemperaturen (TRB), die einen vorbestimmten Grenzwert übersteigen, ein Berechnungsmodus (Modus 2) ausgewählt wird, bei dem eine vorbestimmte Ersatzraumtemperatur (TRBE) anstatt der gemessenen oder berechneten Raumtemperatur verwendet wird.
  7. Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Fall von Radiatortemperaturen (THB), die niedriger sind als ein vorbestimmter Wert (THBG), ein Modus (Modus 0) ausgewählt wird, bei welchem keine Berechnungen der Wärmeemission durchgeführt werden.
  8. Elektrischer Wärmeverbrauchszähler für einen Radiator zum Ausführen des Verfahrens nach einem der vorstehenden Ansprüche, welcher ein Gehäuse (1, 2, 3, 4) mit einer Berechnungseinheit (8) und mit zugeordneten Temperatursensoren (9 und 10) für Radiator- und Raumtemperaturen aufweist, wobei die Berechnungseinheit (8) ein Register zum Speichern eines Aufzeichnungswertes für die Gesamtmenge der verbrauchten Wärme aufweist und zum Berechnen der Wärmeemission aus dem Radiator auf der Grundlage der vorbestimmten Werte, und zum Hinzuaddieren dieser zu dem Aufzeichnungswert, und zum Speichern dieses Aufzeichnungswerts als einen neuen Aufzeichnungswert eingerichtet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Berechnungseinheit (8) des Zählers zum Betrieb in einem Modus (Modus 3) eingerichtet ist, in dem die Berechnungseinheit (8) dann, wenn die berechnete Raumtemperatur (TRB) die berechnete Radiatortemperatur (THB) übersteigt, vor dem Aufzeichnen jeder positiven Summe eine Berechnung einer negativen Wärmeemission ausführt und diese zu jeder positiver Wärmeemission innerhalb einer oder mehrerer 24 Stunden entsprechender Zeitabschnitte summiert.
  9. Elektrischer Wärmeverbrauchszähler für einen Radiator nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Berechnungseinheit so eingerichtet ist, dass sie die Berechnung innerhalb zumindest eines 24 Stunden entsprechenden Zeitabschnitts ausführt.
  10. Elektrischer Wärmeverbrauchszähler für einen Radiator nach den Ansprüchen 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass er zum Wechseln in einen alternativen Betriebsmodus (Modus 1, 2), wenn die numerische Differenz zwischen Werten für die Raumtemperatur (TRB) und die Radiatortemperatur (THB) geringer ist als ein vorbestimmter Wert (TBG), eingerichtet ist und bei dem nur die positiven berechneten Werte für die Wärmeemission kontinuierlich zum Aufzeichnungswert hinzuaddiert werden.
Es folgen 6 Blatt Zeichnungen






IPC
A Täglicher Lebensbedarf
B Arbeitsverfahren; Transportieren
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