DE2930872C2 - Einrichtung zum Ermitteln des Brennstoffverbrauchs bei Heizungsanlagen - Google Patents

Description

Γ10

I'¹; Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Ermitteln

p: des Brennstoffverbrauchs bei einer mit Gas oder Öl

betriebenen Heizungsanlage, die ein Brennstoffventil

: ■ aufweist, dessen öffnen und Schließen durch Thermo-

i' staten erfolgt.

Jf- Es ist bekannt, Heizungsanlagen mit Thermostaten zu

:'' regeln. Aufwendige Regelanlagen weisen mehrere

; Thermostaten auf, einen ersten in dem Raum, dessen

Raumtemperatur im wesentlichen konstant gehalten j; werden soll, einen zweiten, der die Temperatur des aus

ii dem Heizkessel austretenden Warmwassers, die Vor-

!. lauftemperatur, mißt und einen dritten, der die

:.'.' Außentemperatur erfaßt.

!"' In der DE-OS 14 54 514 ist eine hiervon im Aufbau

: etwas abweichende Regelanlage beschrieben. In dieser

Regelanlage liegen wahlweise einschaltbare Kontaktfedern zeitweise am Umfang eines umlaufenden Kontaktnockens an, dessen Durchmesser von einem kleineren auf einen größeren Wert zunimmt. Der Abstand der Kontaktfederenden vom Nockenumfang und damit die Zeitdauer des Kontaktschlusses kann entweder durch eine Stellschraube oder durch Temperatureinfluß auf cmc Binicwillfcder verändert werden. Die Anschlüsse der kunuiktfedern sind auf einen mehrpoligen Drehschalter geführt und können daher getrennt nach ihrer Funktion ausgewählt werden.

Zur Ermittlung des in einer Gasheizung aufgelaufenen Verbrauchs verwendet man üblicherweise Gasuhren. Entsprechende Meßgeräte zur Ölheizung sind die Füllstandsanzeiger an Öltanks. Auch sind verschiedene Meßmethoden bekannt, denen Wärmeverbrauch in Heizungsanlagen während einer Heizperiode durch Meßfühler in der Wohnung zu ermitteln. Solche Methoden sind zum Beispiel in der DE-OS 20 46 819 erwähnt, nach der der tatsächliche Wärmeverbrauch in Einrohrheizkreisen durch laufende Messung der Temperaturdifferenz zwischen Vorlauf und Rücklauf des Kreises über eine längere Zeitspanne hinweg ermittelt wird.

Aufgrund der Verteuerung von Gas und öl entstand der Wunsch, eine Information über den Mehrverbrauch der Heizungsanlage bei einer Temperaturerhöhung bzw. der -ersparnis bei einer Temperaturabsenkung oder über den momentanen Brennstoffverbrauch pro Zeiteinheit zu erhalten; letztlich um die Kosten des Brennstoffverbrauchs beobachten zu können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde bei einer thermostatgeregelten Heizungsanlage mit geringen zusätzlichen Mitteln den Energieverbrauch zu bestimmen.

Die Lösung dieser Aufgabe ist im Kennzeichen des Anspruch 1 beschrieben.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dem Prinzip nach dargestellt. Es zeigt

F i g. 1 ein Funktionsschaltbild,

Fi g. 2 ein Schaltbild mit Thermostatschaltkontakten in Verbindung mit den Schaltkontakten einer Steueranlage.

Die Heizungsanlage 1 besteht aus einem Brenner 2 und einem darüber angeordneten Kessel 3. Das in dem nur teilweise dargestellten Heizungssystem 4 abgekühlte Wasser tritt aus dem Rücklaufrohr 5 in den Kessel 3 ein und wird hier, wenn der Brenner läuft, aufgeheizt.

Das Warmwasser tritt aus dem Kessel 3 aus und wird durch die im Vorlaufrohr 6 eingebaute Pumpe 7 in das Heizungssystem 4 zurückgepumpt. Die Temperatur des zurückgepumpten Warmwassers wird am Vorlaufthermostaten 8 gemessen. In dem Raum, in dem das Heizungssystem heizen soll, wird die Temperatur durch den Raumthermostaten 9 überwacht. Die Brennstoffzufuhr zum Brenner 2 über die Leitung 10 wird von einem Brennstoffventil 11 freigegeben oder gesperrt, da es bei Heizungsanlagen in aller Regel nicht üblich ist, die Brennstoffzufuhr zur Anpassung an den Energiebedarf durch Druckminderung zu drosseln. Das Brennstoffventil ist mit einem elektrisch steuerbaren Stellantrieb 12 ausgerüstet. Dieser Stellantrieb steht über eine Verbindungsleitung 13 mit einer zentralen Steueranlage 14 in Verbindung, welcher die beiden erwähnten Thermostaten 8 und 9 ihre Zustandsmeldungen übermitteln.

An die Steueranlage 14 ist ein Steuerkreis mit einem zeitabhängig gesteuerten Unterbrecher 15 angeschlossen. Dieser Unterbrecher 15 besteht im wesentlichen aus zwei Armen 16, 17, die untereinander einen vorgegebenen Winkel λ einschließen und gemeinsam von einem nicht dargestellten Motor auf einer Kreisbahn geführt werden. Dabei überlaufen die beiden Arme nacheinander zugeordnete Schaltkontakte.

Der erste Kontaktschluß des Armes 16 löst über einen anhand der Fig. 2 näher erläuterten Schaltkreis das

Schließen des Brennstoffventils 11 aus. Beim zweiten Kontaktschluß durch den Arm 17 wird das Brennstoffventil wieder geöffnet. Dieses Spiel wiederholt sich periodisch. Die Umlaufzeit des Motors ist frei wählbar. Durch die gewählte Winkelstellung α der Schaltarme wird das Verhältnis der Verschlußzeit des Brennstoffventils zu seiner Öffnungszeit bestimmt, so daß das Ventil für vorgegebene Zeitspannen in vorgegebenen Zeitabständen geschlossen gehalten und die Brennstoffzufuhr unterbrochen werden kann.

Da während der Öffnungszeit des Brennstoffventil die Brennstoffzufuhr pro Zeiteinheit konstant ist, entspricht das Produkt aus der Brennstoffmenge pro Zeiteinheit und der Öffnungszeit dem verbrauchten Brennstoff. Mithin ist der Winkel cc also direkt ein Maß für den größtmöglichen Brennstoffverbrauch pro Zeitspanne. Die Drehzahl des Motors hat hierauf keinen Einfluß. Bei hoher Drehzahl wird der Winkel λ in kleinen Zeiträumen überstrichen, bei niedrigerer Drehzahl in längeren Zeiträumen. Die Summe dieser Zeiträume ist in beiden Fällen innerhalb 24 Stunden oder jeder anderen Zeitspanne gleich.

Wenn irgendwann innerhalb der durch diese Unterbrecher bestimmten Öffnungszeit der Raumthermostat oder der Vorlaufthermostat das Brennstoffventil schließt, dann liegt der für die Raumheizung erforderliche momentane Energiebedarf unter der voreingestellten Höchstgrenze. Andererseits ist es bei der vorgewählten Höchstgrenze des Brennstoffverbrauchs durchaus möglich, daß die Temperatur das notwendige Maß nicht erreicht. Dann kann man die Grenze zu höherem Verbrauch durch entsprechende Änderung des Winkds λ verschieben. Hierdurch erhält man zugleich eine Aussage über den Mehrverbrauch und damit über die Kosten der Temperaturerhöhung. Diese Verknüpfung zwischen dem Winkel χ und den Kosten pro Tag oder einer anderen beliebigen Zeiteinheit läßt man sich durch einen Rechner 18 errechnen und anzeigen, der an den Unterbrecher angeschlossen ist. Der Außenthermostat 19, der die Abschalttemperatur des Vorlaufthermostaten beeinflußt, kann zu einer entsprechenden Verstellung des Winkels α herangezogen werden, da mit abnehmender Außentemperatur der Brennstoffbedarf steigt.

Bei einer Änderung der Einstellwerte zu höherem Verbrauch hin wird leicht der Punkt überschritten, bei dem der Raum- oder der Vorlaufthermostat wieder die Abschaltung der Heizung übernimmt. Will man diesen Punkt erkennen, ?o muß die Schalterstellung der beiden Thermostaten 8 und 9 sowie des Unterbrechers 15 angezeigt werden. Dies setzt voraus, daß die Abschaltung durch die beiden Thermostaten und durch den Unterbrecher gleichberechtigt ist, während bei der Einschaltung der Unterbrecher 15 Vorrang vor der Einschaltung durch die beiden Thermostate erhält. Die erforderliche Schalterkonfiguration wird anhand der F i g. 2 im folgenden näher erläutert

In Fig. 2 sind die Schaltkontakte der beiden Thermostate 8, 9 und des Unterbrechers 15 dargestellt. Dabei ist zur Erläuterung für die Kontakte des Raumund des Vorlaufthermostaten je ein Umschalter US, U9 gewählt, während als Kontakte des Unterbrechers 15 seine Arme 16,17 dienen.

Die Ruhekontakte A 8, A 9 der Umschalter US und {./9 und der Arm 16 sind parallelgeschalteL In Serie zu jedem dieser Kontakte liegt eine Anzeigelampe L 8, L 9, L 16. Diese Parallelschaltung liegt in Reihe mit einer Steuerwicklung 20 des Stellantriebs 12, welche das Schließen des Brennstoffventils bewirkt. Bei dem Schließen eines der Kontakte wird die Steuerwicklung 20 mit der Stromquelle verbunden.

Wenn der Arm 16 das Schließen des Brennstoffventils bewirkt, also als erster schließt, brennt nur die ihm zugeordnete Anzeigelampe L 16. Die beiden anderen Anzeigelampen bleiben dann während eines Zeiizyklus dauernd dunkel, da ja weder die Raumtemperatur noch die Vorlauftemperatur die eingestellten Abschaftwerte wegen fehlender Wärmezufuhr erreichen kann, und somit diese Abschaltkontakte A 8 und A 9 offenbleiben. Schließt dagegen eine der beiden Thermostatkontakte t/8 oder U9, dann leuchtet die entsprechende Anzeige L 8, L 9 auf. Überläuft danach auch der Arm 16 seinen Kontakt, dann leuchtet zusätzlich auch die ihm zugeordnete Lampe L 16 auf. Aus der Anzeige der Lampen läßt sich somit erkennen, ob die Raumtemperatur vom Raumthermostaten, vom Vorlaufthermostaten oder durch die Begrenzung der Brennstoffzufuhr bestimmt ist.

Die Arbeitskontakte der Umschalter Ui und t/9 sind ebenfalls parallelgeschaltet, der Arm 17 liegt jedoch mit dieser Parallelschaltung in Reihe. An dem Arm 17 ist eine Steuerwicklung 21 im Stellantrieb 12 angeschlossen, die das Öffnen des Brennstoffventils bewirkt. Das Brennstoffventil wird durch die Kontaktanordnung nur dann geöffnet, wenn der Arm 17 schließt und gleichzeitig einer der beiden Arbeitskontakte £8, £9 der Umschalter US oder U9 geschlossen ist.

Durch diese Anordnung der verschiedenen Kontakte der Thermostaten und des Unterbrechers ist sichergestellt, daß der Winkel α tatsächlich das entscheidende Maß für den Brennstoffverbrauch darstellt und als einziger Meßwert in den Rechner eingeht. Die übrigen Daten für die Kosten des Brennstoffverbrauchs, nämlich Größe der pro Zeiteinheit die Leitung 10 durchströmenden Brennstoffmenge und der jeweilige Preis einer Mengeneinheit muß in bekannter Weise dem Rechner über bekannte Eingabeeinrichtungen eingegeben werden. Die Verknüpfung des Meßwertes mit diesen beiden Eingabewerten erfolgt in ebenfalls bekannten Schaltkreisen wie auch für die Anzeige des Endergebnisses.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

1. Patentansprüche:

   ί. Einrichtung zum Ermitteln des Brennstoffverbrauchs bei einer mit Gas oder Öl betriebenen Heizungsanlage, die ein Brennstoffventil aufweist, dessen Öffnen und Schließen durch Thermostaten erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß eine Steueranlage (14) vorgesehen ist, die das Brennstoffventil (11) periodisch unabhängig von den Thermostaten während vorgegebener Schließzeiten schließt und daß der größtmögliche Brennstoffverbrauch aus der Öffnungszeit des Brennstoffventils (11) ermittelt wird.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis von Öffnungszeit zur Schließzeit des Brennstoffventils (11) derart einstellbar ist, daß der durch den Thermostaten bestimmte Schließzeitpunkt und der von der Steueranlage bsstimmte Schließzeitpunkt zusammenfallen und daß der momentane Brennstoffverbrauch aus der Öffnungszeit des Brennstoffventils (11) ermittelt wird.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch einen Unterbrecher (15) mit zwei im Winkel zueinanderstehenden Armen (16,17) mit Schaltkontakten, deren Drehzahl undWinkeleinstellung veränderbar sind und deren erster Schaltkontakt das Schließen, deren zweiter Schaltkontakt das öffnen des Brennstoffventils bewirkt.
4. 4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die das Schließen des Brennstoffventils (11) bewirkenden Schaltkontakte der Thermostaten (8, 9, 19) und des Unterbrechers (15) parallel geschaltet sind, während die das Öffnen des Brennstoffventils bewirkenden Schaltkontakte der Thermostaten parallel liegen und mit dem entsprechenden Schaltkontakt des Unterbrechers (15) in Reihe geschaltet sind.
5. 5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß mit jedem Schaltkontakt zum Schließen des Brennstoffventils (11) eine Anzeigelampe in Reihe geschaltet ist.