Ultraschall Durchflussmessgerät / Ultraschall Wärmezähler PCE-TDS 100H+

Mit einem Ultraschall Wärmezähler kann die Wärmeenergie in einem Heiz- oder Kühlkreislauf gemessen werden. Dabei ermittelt der Ultraschall Wärmezähler die Strömungsgeschwindigkeit des Mediums im Heizkreislauf und berechnet unter Berücksichtigung des Rohrdurchmessers den Volumenstrom. Volumenstrom und Temperaturdifferenz zwischen Vorlauf und Rücklauf, welche ebenfalls vom Ultraschall Wärmezähler gemessen wird, ermöglichen die Bestimmung der Wärmemenge.
Der Ultraschall Wärmezähler von PCE Instruments nutzt die Flexibilität eines mobilen Ultraschall Durchflussmessers kombiniert mit einem Temperaturdatenlogger um maximal viele Einsatzmöglichkeiten und Anwendungsfälle abzudecken. Da ein Ultraschall Wärmezähler über keine beweglichen Teile verfügt, ist diese Form des Wärmemengenzählers im Gegensatz zu Modellen mit Flügelrad äußerst Verschleiß unanfällig und daher wartungsarm und langlebig.

Der Ultraschall Wärmezähler wird als Set ausgeliefert und besteht aus drei wesentlichen Komponenten. Für die Ermittlung des Volumenstroms wird ein Ultraschall Durchflussmesser verwendet. Der Ultraschall Durchflussmesser ist eine Clamp-On Lösung bei der mittels Laufzeitdifferenzverfahren die Strömungsgeschwindigkeit im Rohrsystem gemessen wird. Dazu werden zwei Ultraschall Sensoren auf dem Rohr fixiert, die Ultraschallwellen werden in das Rohr eingeschallt um dann durch die Geschwindigkeit des Mediums in Fließrichtung beschleunigt bzw. entgegen der Fließrichtung verzögert zu werden. Nach Eingabe des Rohrdurchmessers berechnet der Ultraschall Durchflussmesser den Volumenstrom welcher für die Bestimmung der Wärmemenge benötigt wird.

Ein zweiter notwendiger Parameter für die Berechnung der Wärmemenge ist die Temperaturdifferenz des Mediums zwischen Vorlauf und Rücklauf. Für die Temperaturdifferenz zwischen diesen beiden Messstellen wird ein Temperaturdatenlogger als zweite wesentliche Komponente des Sets benötigt. Der Temperatur Datenlogger zeichnet den Verlauf der Medientemperaturen im Vorlauf und Rücklauf des Heizkreislaufes auf. Hierzu werden zwei Rohranlegefühler eingesetzt, welche von außen auf dem Rohr fixiert werden. Mit der so ermittelten Temperaturdifferenz und dem Volumenstrom kann dann mit der dritten Komponente des Sets die Wärmeenergie bestimmt werden.

Die dritte Komponente stellt eine Auswertesoftware dar, welche die Volumenstrom- und Temperaturdaten vereinigt um daraus weitere Parameter zu berechnen ( Wärmeleistung: W, kW, MW, J/h, kJ/h, MJ/h, Btu/h, kBtu/h, MBtu/h bzw. Wärmemenge: J, kJ, MJ, Wh, kWh, MWh, Btu, kBtu, MBtu). Der Ultraschall Wärmezähler kann sowohl stationär als auch mobil eingesetzt werden. Bei stationären Messungen werden die Messgeräte an den Messstellen angebracht und mit einem Laptop verbunden. Die Messdaten werden dann in Echtzeit auf den PC übertragen und mit der Software ausgewertet. Dem Anwender wird dann direkt in tabellarischer und graphischer Form die Wärmemenge, Wärmeleistung, Vorlauftemperatur, Nachlauftemperatur und der Durchfluss angezeigt. Eine Auswertung der Daten ist somit direkt vor Ort möglich. Alternativ kann der Ultraschall Wärmezähler auch mobil eingesetzt werden. In diesem Fall werden die Messwerte an der Messstelle aufgezeichnet, im internen Speicher der Messgeräte zwischengespeichert und erst danach, beispielsweise im Büro zur weiteren Auswertung in die Software eingelesen.

Die Anwendungsbereiche für Ultraschall Wärmezähler sind in der Wärmeenergietechnik vielfältig. Neben einzelnen Hausanschlüssen können auch ganze Nutzergruppen in verschiedenen Gebäudeteilen kontrolliert und geprüft werden, wenn beispielsweise die Heizleistung auf Gewerbe- und Wohneinheiten aufgeteilt wird. Auch große Heizanlagen in Mehrfamilienhäusern können vermessen werden. Im Bereich der Solarthermie werden Wärmezähler zur Überprüfung der Wirtschaftlichkeit und Effizienz der Anlagen verwendet. Zudem werden die Wärmezähler auch bei der Ermittlung von Kältearbeit in Kälteanlagen eingesetzt. Bei Fußbodenheizungen ersetzen Ultraschall Wärmezähler die Verwendung von Heizkostenverteilern. Im Bereich der Gebäudetechnik werden Ultraschall Wärmezähler somit zur Energieoptimierung, zur Pumpenkontrolle und Überwachung von Kühlsystemen oder Klimaanlagen verwendet. Auch im Bereich der Lebensmittel- und Getränkeindustrie finden Ultraschall Wärmezähler Anwendung. Der besondere Vorteil liegt hier in der hygienisch reinen Messung ohne Kontakt zwischen Sensorik und Medium. Weitere Anwendungsfelder für Ultraschall Wärmezähler liegen im Bereich von Kraftwerken oder der Chemieindustrie wo auch aggressive oder giftige Medien kontaktlos und verschleißfrei geprüft werden können. Der Ultraschall Wärmezähler kann außerdem auch bei der Durchführung von Energieaudits und Energiemanagement Systemen verwendet werden (DIN EN ISO 50001; DIN EN 16247-1).

Der besondere Vorteil dieses Aufschnallsystems (Clamp-on Durchflussmesser mit Rohranlegefühler-Temperaturdatenlogger) besteht in der Wirtschaftlichkeit, Flexibilität und Mobilität des Sets. Durch diese Konfiguration sind die Betriebskosten sehr gering, gleiches gilt für den Montageaufwand. Der Clamp on Ultraschall Wärmezähler ist schnell installiert, im Vergleich dazu ist der Montageaufwand bei stationären Wärmezählern durch die Notwendigkeit des Auftrennens der Rohrleitung deutlich größer. Zudem ist diese Clamp On Lösung druckfest, leckagesicher und es entsteht kein Verschleiß.

Die Wärmemenge Q [kWh, kJ, MJ] wird durch Integration der Wärmeleistung ermittelt. Die Wärmeleistung berechnet sich über den Volumenstrom, die Dichte des Mediums, die spezifische Wärmekapazität des Mediums und die Temperaturdifferenz zwischen Vorlauf und Rücklauf. Die Dichte des Mediums als auch die spezifische Wärmekapazität fließen als Konstanten in die Berechnung ein. Der Volumenstrom, die Temperaturdifferenz zwischen Vorlauf und Rücklauf sowie der zeitliche Verlauf sind variabel. Diese variablen Größen werden vom Ultraschall Wärmezähler ermittelt. Dabei dient der Ultraschall Durchflussmesser der Bestimmung des Volumenstroms, der Temperatur Datenlogger misst die Temperaturdifferenzen zwischen Vorlauf und Rücklauf. Die so ermittelten Messwerte werden mit dem zeitlichen Verlauf kombiniert und ergeben die im Heizkreislauf umgesetzte Wärmemenge.

Ein Wärmezähler oder auch Wärmemengenzähler (WMZ) bzw. Ultraschall Wärmezähler ist ein Messgerät welches die tatsächlich umgesetzte Wärmemenge in einem gesamten Heizsystem, z.B. einem Gebäude mit mehreren Wohneinheiten, in denen wiederum mehrere Heizkörper installiert sind, über einen definierten Zeitraum erfasst. Im Gegensatz dazu bestimmt ein Heizkostenverteiler (HKV) nicht die gesamte Wärmeenergie sondern nur relative Verbrauchseinheiten an jedem einzelnen Heizkörper. Somit ist ein Heizkostenverteiler kein Messgerät sondern ein Erfassungsgerät. Mit einem Heizkostenverteiler können dementsprechend die individuellen Heizkosten in jeder Wohneinheit bestimmt werden. Dazu wird ein Heizkostenverteiler gleicher Bauart direkt an jedem Heizkörper im Gebäude montiert. Über den Jahresverlauf wird die Temperaturdifferenz zwischen Raumtemperatur und Heizkörpertemperatur mit dem HKV ermittelt und mit einem individuellen Faktor, welcher von der Heizkörperbauart abhängig ist, multipliziert. Somit können die gesamten Heizkosten für das Gebäude auf die einzelnen Wohneinheiten umgelegt werden. Bei Heizkostenverteilern gibt es aktuell noch zwei gängige Bauformen. Dazu gehören Heizkostenverteiler nach dem Verdunstungsprinzip und elektronische Heizkostenverteiler. Letztere setzen sich zunehmend durch. Besondere Beachtung gilt hier der Montage der Heizkostenverteiler an den jeweiligen Heizkörpern in einem Gebäude. Bei allen Geräten muss der Anpressdruck an den Heizkörper identisch sein, damit die Wärmeübertragung zwischen Heizkörper und HKV überall identisch ist. Problematisch bei Heizkostenverteilern kann je nach baulicher Situation sein, dass z.B. die Wärmeabgabe an den Rohrleitungen nicht gänzlich erfasst wird, somit kann es zur fehlerhaften Berechnung von Heizkosten einzelner Bereiche kommen. Bei einem Ultraschall Wärmezähler welcher direkt am Vorlauf und Rücklauf eines gesamten Heizsystems angeschlossen wird, ist dies nicht möglich, da der Wärmezähler die gesamte umgesetzte Wärmeenergie erfasst.