DE3221505A1

DE3221505A1 - Messanordnung fuer haushaltenergieverbrauch

Info

Publication number: DE3221505A1
Application number: DE19823221505
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dr.-Ing. 8740 Bad Neustadt Volkrodt
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1982-06-07
Filing date: 1982-06-07
Publication date: 1983-12-08

Description

Meßanordnung für Haushaltenergieverbrauch Die Erfindung betrifft eine vorne-hmlich für den Einsatz im Haushalt geeignete Meßanordnung, die den Jeweiligen, den 24-Stunden und den ilonatsverbrauch an Energie in Form von Heizöl", Gas, elektrischen Strom und Wasser erfaßt und an gut sichtbarer Stelle in der Wohnung anzeigt.
Wie nützlich im Haushalt getrof'ene Energiesparmaßnahmen sind, läßt sich nur erfassen, wenn di hiedurch erreichten Energie und Kosteneinsparungen meßtechn sch erfaßt und den Angehörigen des Haushaltes in leicht verständlicher Form an einer jederman zugängigen Stelle präsentiert werden. Da die Versorgungsunternehmen überwiegend nur noch einmal im 3ahr ihre Zähler ablesen, fällt es im Haushalt oft nicht auf, daß z.B. durch einen deffekten Toilettenspüler ständig Wasser vergeudet wird oder daß unnütz ein Warmwasserbereiter am Netz hängt, dessen warmes Wasser z.Zt. niemand braucht. Der Einbau einer Wärmepumpe kann eine erhebliche Minderung des Ölverbrauches bewirken. Andererseits steigt der Elektroenergiebedarf stark an.
Der umweltbewußte Bürger, der mit der Wärmepumpe Energie sparen wollte, wird somit unbewußt zum Förderer des Baus neuer Kernkraftwerke. Um vorgenannte Schwierigkeiten und Mäßvers tänd -nisse zu vermeiden, ist eine zentrale, jederzeit aussajgefähige Erfassung des Haushaltenergieverbrauches notwendig.
Der Erfindung liegt nunmehr die Aufgabe zugrunde, eine im Haushalt leicht nachinstallierbare Meßwerterfassung des Energieverbrauches und deren Datenübermittlung an einen kleinen Rechner mit Datensichtanzeige mit geringem Verdrahtungs- und Kosten aufwand bewerkstelligen zu können. Um durch geringe Kosten einen breitgestreuten Einsatz in vielen Haushalten zu ermöglichen, wird eine verminderte Meßgenauigkeit gegenüber amtlichen, geeichten Energieverbrauchszählern in Kauf genommen.
Neben einer rein psychologischen Wirkung der Energieverbr'auchsanzeige auf alle zum Haushalt gehörenden Personen ist zu erwarten, daß manche in Mode gekommene, dubiose Energiesparmaßnahmen, Sie viel Geld kosteten, aber nichts bringen, vom Markt verschwinden.
Die vorgenannte Aufgabe wird erfindungsgemäß wie folgt gelöst: Der Verbrauch an Flüssigkeiten wie Heizöl und Wasser wird m. H. von Schwebekörper-Strömungsmessern erfaßt, wobei die relative- Lage des Schwebekörpers in der Spule eines induktiven Gebers über die hierdurch veränderte Induktivität zum Meßwert führt. \ Zur Gasmengenmessung dienen .B. Hitzdrahtanenometer mit zwei beheizten und zwei unbehei z ten Drähten im Brückenviereck. Widerstandsänderungen durch Abkühlung sind das Maß für die Strömungsgeschwindigkeit und bei bekanntem Querschnitt somit auch der Gasmenge.
Zur elektrischen Wirkleistunsmessung dienen nach dem Dynamomger- oder Tauchspulenverfahren arbeitende Wirkleistungsmesser mit Rückstellkraft durch Gravitation und ggf. Feder, wobei die Spannungsspule mit hohem Wide'rstand und vielen Windungen ähnlich einem Schwebekörper in einer Art Reagenzglas öl gedämpft bei erhöhtem Stromverbrauch in Richtung Stromspule ansteigt, dabei den Tauchkern eines induktiven Gebers weiter in dessen Meßspule schiebt und hierdurch die Erfassung der LeiStung über veränderte Induktivität ermöglicht. 8ei dreiphasiger Hausinstallation erfolgt Summation der Strangwerte analog der Dreiwattmetermethode.
Die Einzelmeßplatzwerte werden m.H. von am elektrischen Hausnetz liegenden Meßwertumrechnern nach Codierung über Trägerfrequenz übers Hausnetz dem Zentralrechner übermittelt.Dieser zeigt den jeweiligen Verbrauch an, und weist nach Integration den Verbrauch der letzten 24 S-tunden und des letzten Monats in technischen Einheiten und im Geldwert aus. Hierzu besteht Möglichkeit zur Eingabe der jeweiligen Marktpreise für Ö1, Elektroenergie, Wasser in gebräuchlichen Einheiten.
Ein Ausführungsbeispiel ist zeichnerisch dargestellt und im folgenden näher beschrieben.. Es zeigen Fig.l die Anordnung zur Ermittlung des Verbrauchs von Flüssigkeiten wie Heizöl und Wasser Fig.2 ein Tauchspulwattmeter mit induktivem Geber Fig.3 das zentrale Rechner- und Anzeigegerät In Fig.l ist 1 die Wasseruhr, 2 der Anschluß zum Schwebekörper- Strömungsmesser, in welchem der Schwebekörper 3 Je nach Durchflußmenge verschieden hoch in dem sich nach oben konisch erweiterndem, nichtmetallischen Meßrohr 4 aufschwimmt. Der unter Verwendung von Metall oder Ferrit aufgebaute Schwebekörper dringt dabei in die mit Wechseispannung möglichst höherer Frequenz gespeiste Meßspule S ein un( verändert deren Induktivität. Wei Speisung mit konstanter Wechsel spannung ergibt sich ei'n veränderter Strom, bei Schwin(lkreissystemen eine veränderte Frequenz. Zwischen Strömungsgeschwindigkeit und Ausgangssignal des Auswert- und Codiergerätes 6, das vom Hausnetz 7 versorgt wird und rückwärts in dieses die kodierten Meßwerte über Trägerfrequenz einspeist, kann weitgehend Proportionalität durch Formgebung des Schwebekörpers 3,des Innenrohrkonusses 4, des Wicklungsaufbaus 5 und Materialzusammensetzung des Schwebekörpers 3 (Bsp. Kombination aus Polyäthylen mit weichmagnetischem Ferrit) erreicht werden. Die Komplexibilität dieser Aufgabe erfordert iterierende -Versuchsreihen. Infolge unterschiedlicher Eigenschaften und Mengen von Öl und Wasser sind unterschiedliche Schwebekörpersysteme erforderlich. Der Aufbau des induktiven Gebers 5 und des Auswert- und Codiergerätes 6 können gleich sein.
In Fig.2 ist 8 ein herkömmlicher kWh-Stundenzähler. An einer seiner Ausgangsklemmen liegt die Stromspule' 9 des Tauchspulenwattmeters auf einem Wicklungsträger 10. Dieser umschließt ein flüssigkeitsdichtes Gefäß 11, an dessen Boden 12 im stromlosen Zustand die Spannungsspule 13 liegt. Ihr hoher Widerstand im Gefolge hoher Windungszahl und des Vorwiderstandes 14 bewirkt Fließen eines reinen Wrkstromes IU=U/£R. Die magnetischen Felder der Spannungsspule 13 und der Stromspule 9 versuchen sich bei fließendem Strom zu verketten, wodurch mit steigendem Strom die Spannunqsspule immer mehr in die Stromspule gezogen wird.
Schwerkraft und ggf. zugleich zur Stromzufuhr zur Spannungspule dienende Federn 15, 16 wirken als Rückstellkraft bei der Produktbildung aus den Feldern von Strom- und Spannungsspulen. Zur Dämpfung von Schwingungen z.B. bei hohen Einschaltstromstößen von Kochplatten oder mehreren Glühlampen wie auch zur Gewährleistung eines ungehinderten Auf- und Abwärtsgleitens der Spannungsspule dient die Flüssigkeitsfüllung 17 im Gefäß 11. Oberhalb der Spannungsspule 13 und außerhalb des Streufeldes der Stromspule 9 ist auf einem Träger 18 ein metallischer oder ferritischer Körper 19 cingeordnot, der je nach Leistungsverbrauch mehr oder weniger tief in die Meßspule 20 des induktiven Gebers eindringt. Die Auswertung der hierbei auftretenden Induktivitätsänderung erfolgt wie unter Figur 1 beschrieben.
Die über codierte Trägerfrequenz über die elektrische Hausinstallation von den Meßstellen eingespeisten Daten werden in einem Kleinrechner und Datensichtgerät gemäß Fig. 3 ausgewertet.
Im oberen Teil 21 erfolgt die Anzeige des augenblicklichen Verbrauchs von Heizöl, Strom und Wasser. Statt Heizöl kann alternativ der Verbrauch von Erdgas angezeigt werden, wobei z.B.ein Hitzdrahtanenometer die Meßdaten in ein im Vergleich zum induktiven Auswerte- und Codiergerät gerinEgfügig abgewandeltes ohmsches Gerät einspeist.
Unter Einsatz einer Art elektronischer Stopuhr werden die Leistungsdaten mit Zeitabschnitten multipliziert, gebündelt und in zunehmend größer werdenden Zeitabschnitten zwischengespeichert, bis sich z.B. der Energieverbrauch während der letzten 24 Stunden oder letzten 30 Tage (=Monat) ergibt. Der 24-Stundenwert erscheint in der Sichtanzeige der Spalte 22 sowohl in technischen Einheiten 23 als auch als Kosten in DM 24.
Mit Hilfe der Zifferntasten 25, Löschtaste 26, Ein- und Ausschalttaste 27 z.B. während längerer Urlaubsabwesenheit und Drucken der Tasten EIN 28,29,30 lassen sich die gültigeh Marktpreise für die verschiedenen Energiearten einspeisen , die zur Berechnung der Daten für die Anzeige 24 notwendig sind. Bei Drücken der Tasten MONAT 31ç32,3 erscheint inden Anzeigen der Spalte 22 statt des Tages-der Monatsverbrauch. Technischer Innenaufbau derartiger Rechen- und Datensichtgeräte entsprechen dem bekannten Stand heutiger Technik und bedürfen keiner weiteren Erläuterung.
Leerseite

Claims

Patentanspruche : Anordnung zur Messung, Auswertung und Anzeige in einem zentralen Datensichtgerät in technischen Einheiten und als Energiekosten als Augenblickswert, Verbrauch während größerer Zeitspannen wie Tag oder Monat für den wesentlichen Haushaltenergieverbrauch an Heizöl, Erdgas, Elektroenergie, Wasser usw., gekennzeichnet durch folgende Merkmale a.- Die Ermittlung der Durchflußmengen flüssiger Stoffe wie Ö1 oder Wasser erfolgt über ein Schwebekörper-Strömungsmesser, -bei dem der metallene oder ferritische Schwebekörper bei seinem Eindringen in die Meßspule eines induktiven Gebers durch Verändern von dessen Induktivität ein Maß für die Durchströmgeschwindigkeit liefert.

b.- ')ie Ermittlung des Elektroenergieverbrauchs erfolgt mittels eines Tauchspul-Dynamometers, bei dem die hochohmige Spule des Spannungskreises in einem mit Gleit- und Dämpfungsflüssigkeit gefüllten Gefäß etwa stromproportional nach oben in die äußere, feststehede Stromspule gezogen wird, dabei einen mit der Spannungsspule mechanisch verbundenen metallischen oder ferritischen körper mehr oder weniger ins Innere Jer Spule eines induktiven Gebers schiebt und durch Veränleerung von dessen Induktivität ein Maß für den jeweiligen lektrlschen Leistungsvecbrauch liefert.

c. - )ie Versorgung der Einze geräte zur Erfassung von Durchflußnengen in Nachbarschaft uon Wasseruhr, Kilowattstundenzähler, Ind Hauptrohre für Öl oder Gas erfolgt vom elektrischen Hausiletz, das gleichzeitig d..e einzelnen Meßwerte in codierter Form über Trägerfrequenz an die zentrale Datenerfassung, rechner und Datenanzeige weiterleitet, wobei dieses Gerät ohne zusätzliche Leitungsinstallation an beliebiger Stelle der Wohnung durch Steckdosenanschluß aufgestellt werden kann