Rotameter
TopMeter
TopMeter
Flowmeter
Taco-Setter
 
Ultraschall
Wirbeldurchfluss
Differenzdruck
Wasserzähler
Wasserzähler

In vielen praktischen Anwendungen ist es notwendig und wichtig, den genauen Volumenstrom in Heizungs-, Kühl- und Solaranlagen zu kennen. Dies kann z. B. mit einem Wasserzähler, Rotameter und TopMeter durchgeführt werden. Für größere Anlagen gibt es spezielle Messgeräte. Wenn aber in Bestandanlagen (Sanierung großer Anlagen) kein Zähler vorhanden ist, dann besteht die Möglichkeit, dies mit einem Ultraschallmessgerät von außen durchzuführen.
Besonders wichtig ist eine Volumenstrommessung und Volumenstromeinstellung für den hydraulischen Abgleich.

Rotameter
Das einfachste Durchflussmessgerät ist ein Rotameter. Es arbeitet mit einem Schwebekörper, der in einem konisch geformten Rohr geführt wird. Das Messrohr und der Schwebekörper muss für das jeweilige Medium (Wasser [H2O], niedrigviskose Flüssigkeiten [z. B. VE - vollentsalztes Wasser, Wasser-Glykol-Gemische], Luft, Ar, N2, CO2, CO, H2, O2, He, CH4, C3H8, N:3H, C4H10) ausgelegt sein. Die Messgeräte können je nach Bauart in einem Temperaturbereich von -40 bis +300 °C und mit einem Nenndruck bis PN 100 eingesetzt werden.
Wenn der Volumendurchfluss steigt, dann steigt auch der Schwebekörper. Ein Rotameter kann aufgrund des Funktionsprinzips nur in senkrechten Rohrleitungen installiert werden. Bei dem durchfließen des Mediums durch das Messrohr stellt sich ein Gleichgewicht zwischen den Widerstandskräften des angeströmten Schwebekörpers und der Schwerkraft ein. Die Position, die der Schwebekörper im Gleichgewichtszustand annimmt, gibt das Durchflussvolumen an, der an der Skala abzulesen ist.
Bei den Messrohren aus Glas oder transparentem Kunststoff kann über die Position des Schwebekörpers der Volumenstrom direkt abgelesen werden. Wenn das Messrohr aus Metall besteht, wird die Position des Schwebekörpers magnetisch nach außen auf eine Anzeige übertragen. Um eine auf Dauer genaue Messung zu erhalten, muss das Medium gleichbleibend und sauber sein.
Dies gilt besonders bei dem Einsatz in Heizungsanlagen.
Das mechanische Schwebekörperprinzip kommt ohne Spannungsversorgung aus. Für viele Einsatzbereiche gibt es auch eine elektronische Anzeige und Übertragung der gemessenen Volumenströme.


Schwebekörper - Wasser
Abschluss senkrecht


Schwebekörper - Wasser
Anschluss waagerecht


MT Serie - Wasser
Gewinde Version

Quelle: VAF Fluid-Technik GmbH


Schulungswand mit verschiedenen Rotametern (Wasser, Heizung, Gas)
in der Beruflichen Schule des Kreises Nordfriesland in Husum

Abgleichventile
Neben den üblichen voreinstellbaren Thermostatventilen (und Rücklaufverschraubungen) können Verbraucher (Lüftungsgeräte [Wärmetauscher, Kühler, Fan Coil Units], Puffer- und Trinkwasserspeicher) oder größere Teilsysteme (Heizkörper- und Flächenheizungskreise, Deckenpaneele, Erdkollektorkreise, Trinkwassersysteme und Teilbereiche einer Heizungs-, Solar- oder Kühlanlage) auch mit Taco-Setter bzw. TacoSetter Tronic oder TacoSetter Rondo und TopMeter (auf den Vor- oder Rücklaufbalken der Verteiler von Fußboden-, Wandflächen- oder Deckenheizungen) hydraulisch abgeglichen werden.
Die berechneten Volumenströme, die dem jeweiligen Nennwärmebedarf (Raumheizlast nach DIN EN 12831) entsprechen, müssen auf die Durchflusswerte (Rohrnetzberechnung) begrenzt werden. Dadurch wird eine gleichmäßige und bedarfsgerechte Wärmeverteilung erreicht. Dies gilt nicht nur z. B. für eine Heizungsanlage in Verbindung mit einer richtig eingestellten Heizkurve, sondern auch für Kühl-, Trinkwasser- und Solaranlagen. Das Ergebnis ergibt dann eine ökologisch und ökonomisch arbeitende Anlage.


Einsatz - Abgleichventile
Quelle: Taconova GmbH


TopMeter Supply

TopMeter Supply + Return
Quelle: Taconova GmbH

TopMeter
Ein Topmeter wird als Abgleich- und Absperrventil für den Hydraulischer Abgleich, der Durchflussmessung und Durchflusskontrolle auf dem Vor- oder Rücklaufbalken der Verteiler von Fußboden-, Wandflächen- oder Deckenheizungen sowie Kühlkreisen eingesetzt.

Die Durchflussmessung beruht auf dem Verdrängungsprinzip einer Prallscheibe, die in einem Messrohr geführt ist. Durch eine Schubstange, die die Prallscheibe mit dem Anzeigekörper direkt verbindet, wird die Position ins Sichtglas auf dem Anzeigekörper übertragen. Die am Sichtglas aufgedruckte Skala zeigt die Durchflussmenge.
Durch das Drehen der schwarzen Spindel wird der Öffnungsquerschnitt am Ventil verändert und dadurch die gewünschte Durchflussmenge (Voreinstellung) eingestellt. Wenn die Spindel vollständiges eingedreht ist, ist der Durchfluss abgesperrt.

Die Innenteile des TopMeters bestehen aus rostfreiem Stahl, Messing und Kunststoff. Das Sichtglas aus wärmebeständigen (je nach Ausführung bis 80 °C), schlagfesten Kunststoff und ist für einen Betriebsdruck 6 bar zugelassen.


Tacocontrol Flowmeter + Tacosetter Inline 100/130


Tacosetter Bypass 100
Quelle: Taconova GmbH

Taco-Setter und Flowmeter
Die Tacosetter mit und ohne Bypass werden hauptsächlich zum Abgleichen (Hydraulischer Abgleich) einzelner Heiz-, Kühl- und Trinkwasserkreise, zur Durchflussmessung und Durchflusskontrolle an Verbrauchern (Lüftungsgeräte [Wärmetauscher, Fan Coil Units], Puffer- und Trinkwasserspeicher) oder in größeren Teilsystemen (Heizkörper- und Flächenheizungskreise, Deckenpaneele, Erdkollektorkreise, Trinkwassersysteme) eingesetzt. Sie haben integrierte Absperrventile.
Ein Flowmeter hat keine Einstellmöglichkeit und wird nur als Durchflussmesser und zur Durchflusskontrolle direkt am Verbraucher oder in einem Teilsystem eingesetzt.

Die Bauteile sind je nach Ausführung für niedrigviskose Flüssigkeiten (z. B. Wasser-Glykol-Gemische [Kühl- oder Sorlaranlagen]), Heizungs- und Trinkwasser geeignet.

Alle Bauteile arbeiten mit dem Verdrängungsprinzip eines Prallkörpers, der in einem Messrohr mit Gegenfeder geführt ist. Bei dem Setter mit Bypass ist die Messeinrichtung parallel zum Hauptvolumenstrom geführter, automatisch absperrender Bypass mit Mess- und Anzeigeteil (Sichtglas mit Skala in l/min) und wird nicht ständig durchströmt. Bei Bedarf wird der Messkörper durch das Öffnen von selbstschließenden Absperrventilen zugeschaltet, indem der Bügel gedrückt und gehalten wird. Hierbei hat das Zu- bzw. Wegschalten des Messkörpers hat keinen Einfluss auf den Hauptvolumenstrom.

Die Bauteile bestehen aus rostfreiem Stahl, Messing und Kunststoff. Das Sichtglas aus wärmebeständigen (je nach Ausführung bis 185 °C, kurzzeitig 195 °C), schlagfesten Kunststoff und sind für einen Betriebsdruck (Je nach Ausführung) bis 16 bar zugelassen. Die Einbaulage ist in Durchflussrichtung beliebig (360°).

Abgleichventile + TacoControl FlowMeter - Taconova GmbH

andere Hersteller


Durchflussmesser Serie DFM
Quelle: Afriso-Euro-Index

Die Ablesemarke beim Tacosetter ist die Unterkante des Schwimmerkörpers. Bei anderen Herstellern ist die Ablesemarke unterschiedlich (Afriso - Unterkante, Oventrop - Oberkante).

TacoSetter Tronic
Quelle: Taconova GmbH

TacoSetter Tronic
Der TacoSetter Tronic ist ein Abgleich- und digitales Durchflussmessventil mit dem auch gleichzeitig die Temperatur erfasst und ausgewertet werden kann. Er wird in Heizungs-, Solar-, Kühl- und Trinkwassersystemen zur Regelung und Überwachung von Pumpen, Ventilen oder zur Wärmemengenzählung eingesetzt.
Die Durchflussmessung erfolgt nach dem Vortex-Prinzip (Wirbel-Prinzip). Die Wirbelablösung an dem in der Strömung stehenden Staukörper erfolgt proportional zur Strömungsgeschwindigkeit. Die erzeugten Wirbel werden durch einen piezoelektrischen Sensor detektiert und durch die integrierte Elektronik ausgewertet.
Das Bauteil besteht aus Messing,  rostfreiem Stahl und Kunststoff. Die Betriebstemperatur darf je nach Bauart max. 120 °C und der Betriebsdruck max. 10 bar betragen. Der Messtemperaturbereich liegt zwischen 0 bis 100 °C Die Einbaulage ist in Durchflussrichtung beliebig (360°).

TacoSetter Tronic - Taconova GmbH


TacoSetter Rondo


Druck-Temperatur-Kennlinie
Quelle: Taconova GmbH

TacoSetter Rondo
Der TacoSetter Rondo ist ein Abgleich- und Durchflussmessventil, das direkt am Verbraucher (Heizkörper, Lüftungsgeräte [Wärmetauscher, Fan Coil Units]) in Heizungs- und Kühlanlagen eingesetzt wird. Das Ventil benötigt eine gerade Einlaufstrecke in der selben Länge und Nennweite der verwendeten Armatur. Die Einbaulage ist in Durchflussrichtung beliebig (360°).
Der Durchfluss wird direkt am Verbraucher einreguliert und an der am Sichtglas aufgedruckten Skala (0,6 – 8 l/min) angezeigt. Durch das Drehen am Sichtglas wird der Öffnungsquerschnitt am Ventil verändert und die gewünschte Durchflussmenge eingestellt.
Die Durchflussmessung beruht auf dem Verdrängungsrinzip einer Prallscheibe, die in einem Messrohr geführt ist. Durch eine Mechanik wird die Prallscheibenbewegung ins Sichtglas übertragen.
Das Gehäuse besteht aus vernickeltem Messing, die Innenteile aus Kunststoff und das Sichtglas aus wärmebeständigen, schlagfesten Kunststoff. Die max. Betriebstemperatur ist abhängig vom Betriebsdruck (max. 10 bar) und ist einem Diagramm zu entnehmen.

TacoSetter Rondo - Taconova GmbH

 

 


Ultraschalldurchflussmessung - Laufzeitmessung
Quelle: H. Hermann Ehlers GmbH
Quelle: Flexim GmbH
Quelle: H. Hermann Ehlers GmbH
Mobile Ultraschallmessgeräte
Berechnung des Wärmestroms
Quelle: Flexim GmbH
Bei dieser Messung wird ein Schallsignal abwechselnd mit und gegen die Fließrichtung gesendet, der Zeitunterschied ist das Maß der mittleren Fließgeschwindigkeit.  Für die Messungen in Heizungs-, Kühl- und Solaranlagenist die mobile Ultraschalldurchflussmessung besonders geeignet. Mit diesem Gerät wird von außen am Rohr, ohne Eingriff in das Rohr, die Menge, bzw. die Fließgeschwindigkeit bestimmt. Der Einsatzbereich ist druckunabhängig und funktioniert auf fast allen Rohrmaterialen und ist für Rohrleitungen von DN 6 bis DN 6500 und in einem Temperaturbereich zwischen -40 °C und 400 °C vorgesehen.
Messprinzip
Bei dem Laufzeitdifferenzverfahrens werden Ultraschallsignale verwendet, die den Durchfluss einer Flüssigkeit in einem Rohr messen. Diese Ultraschallsignale werden von einem Sensor ausgesendet, der auf der Rohrleitung installiert ist, auf der gegenüberliegenden Seite des Rohres reflektiert und von einem zweiten Sensor empfangen. Die Signale werden abwechselnd in und entgegen der Flussrichtung gesendet.
Da die Flüssigkeit, in der sich der Ultraschall ausbreitet, fließt, ist die Laufzeit der Ultraschallsignale in Flussrichtung kürzer als entgegen der Flussrichtung. Die Laufzeitdifferenz wird gemessen und erlaubt die Bestimmung der mittleren Strömungsgeschwindigkeit auf dem von Ultraschallsignalen durchlaufenen Pfad. Durch eine Profilkorrektur kann das Flächenmittel der Strömungsgeschwindigkeit errechnet werden, das proportional zum Volumenstrom ist. Die empfangenen Ultraschallsignale werden auf Verwendbarkeit für die Messung geprüft und ihre Verlässlichkeit bewertet. Der gesamte Messzyklus wird durch die integrierten Mikroprozessoren gesteuert. Störsignale werden eliminiert. Quelle: Flexim GmbH
Laufzeitdifferenzverfahren
Bei dem Laufzeitdifferenzverfahren werden Ultraschallsignale verwendet, um mit Hilfe des Laufzeitdifferenzverfahrens den Durchfluss eines Mediums durch ein Rohr zu messen. Ultraschallsignale werden von einem Sensor ausgesendet, der auf der Rohrleitung installiert ist, auf der gegenüberliegenden Seite des Rohres reflektiert und von einem zweiten Sensor empfangen. Die Signale werden abwechselnd in und entgegen der Flussrichtung gesendet.
Da das Medium, in dem sich der Ultraschall ausbreitet, fließt, ist die Laufzeit der Ultraschallsignale in Flussrichtung kürzer als entgegen der Flussrichtung.
Die Laufzeitdifferenz wird gemessen und erlaubt die Bestimmung der mittleren Strömungsgeschwindigkeit auf dem von Ultraschallsignalen durchlaufenen Pfad. Durch eine Profilkorrektur kann das Flächenmittel der
Strömungsgeschwindigkeit errechnet werden, das proportional zum Volumenstrom ist.
Die empfangenen Ultraschallsignale werden auf Verwendbarkeit für die Messung geprüft und ihre Verlässlichkeit bewertet. Der gesamte Messzyklus wird durch die integrierten Mikroprozessoren gesteuert. Störsignale werden eliminiert. Quelle: H. Hermann Ehlers GmbH
Wasser hat eine kinematische Viskosität (Zähigkeit) von  1 mm² /s bei 20 °C. Den meisten Kühl- und Solaranlagen werden dem Wasser Inhibitoren beigemischt. Diese Frost- bzw. Korrosionsschutzmittel, meistens Propylenglykol, sollen die Korrosion und/oder das Einfrieren dieser  Anlagen verhindern. Auch in behandelten Heizungsanlagen befinden sich zunehmend Inhibitoren, um eine Korrosion und Verschlammung zu verhindern.
Durch diesen Beimischungen ergeben sich, je nach dem prozentualem Mischungsverhältnis, andere physikalische Stoffwerte gebenüber dem reinem Wasser.
Die geänderten Stoffwerte führen dazu, dass die angezeigte Durchflussmenge in einem Volumstrommessgerät, z. B. bei taconova-Setter (TopMeter), von der tatsächlichen Durchflussmenge abweicht.  Hier müssen Korrekturwerte für die kinematische Viskosität des Wasser/Frostschutz-Gemisches für die Bestimmung des tatsächlichen Durchflusses verwendet werden. Diese Werte sind aus den Produktunterlagen und Diagrammen der Hersteller von Inhibitoren zu entnehmen. >>> mehr
Messung mit Sensoren, montiert mit Anklemmschuhen und Messumformer, befestigt mit einer QuickFix-Rohrbefestigung

Immer öfter wird eine Durchluss- oder/und Wärmemengenmessung in vorhandenen Anlagen (Heizung, Solar, Kühlung) gewünscht. Wenn kein Einbau eines Messgerätes machbar bzw. gewünscht wird oder nur eine vorübergehende Messung, z. B. für den hydraulischen Abgleich, notwendig wird, dann bietet sich ein mobiles Ultraschall Energie-Messgerät zum Aufschnallen an.

Laufzeit
Wirbeldurchfluss-Messsystem
Dieses Messsytem (Vortex-Prinzip) wird zur Durchflussmessung von Gas, Dampf und Flüssigkeiten eingesetzt. Die Wirbelzähler arbeiten nach dem Prinzip der Kármán’schen Wirbelstraße. Dabei bilden sich hinter einem angeströmten Staukörper abwechselnd beidseitig Wirbel mit entgegengesetztem Drehsinn. Durch die Wirbel entsteht jeweils ein lokaler Unterdruck. In einem Messaufnehmer werden die Druckschwankungen erfasst und in elektrische Impulse umgewandelt. Die Wirbel bilden sich innerhalb der zulässigen Einsatzgrenzen des Messgerätes sehr regelmäßig aus. Die Frequenz der Wirbelablösung verhält sich daher proportional zum Volumendurchfluss.
Quelle: Endress+Hauser Messtechnik GmbH+Co. KG
Differenzdruck-Durchflussmessung
Quelle: Endress+Hauser Messtechnik GmbH+Co. KG
Venturi-Düse-Differenzdruckmesser
Quelle: KOBOLD Messring GmbH
Differenzdruck-Durchflussmessung
Messblenden-Prinzip
Die Strömungsgeschwindigkeit in einer Blende ist größer als im durchströmten Rohr. Nach der Bernoulli-Gleichung führt dies zu einer Verringerung des statischen Drucks . Die entstehende Druckdifferenz der statischen Drücke (Ruhedruck) vor und hinter der Blende wird mit einem Differenzdrucktransmitter gemessen. Der Wert des entstehenden Differenzdruckes ist sehr stark abhängig vom Durchmesserverhältnis der Innendurchmesser der Blendenöffnung und des Rohres. Die Blende wird daher auch als Wirkdruckgeber bezeichnet. Der Zusammenhang zwischen Durchfluss und Differenzdruck folgt einer wurzelförmigen Kennlinie. Hinter der Blende steigt der Druck wieder an. Es bleibt nur ein kleiner Druckverlust.
Die Durchflussmessung mittels Blenden (und anderen Drosselgeräten) ist weltweit nach ISO 5167 genormt
 
Venturi-Düsen-Messprinzip
Das Gerät arbeitet nach dem Prinzip der Venturi-Düse. Durch das strömende Medium wird an einer im Gerätegehäuse befindlichen Querschnittsverengung (Düse) ein geringer Druckunterschied erzeugt, der proportional der Durchflussmenge ist.

Wenn eine Flüssigkeit durch eine Venturidüse strömt, dann entsteht an der engsten Stelle des Rohres der dynamische Druck (Staudruck) und der statische Druck (Ruhedruck). Die Geschwindigkeit des fließenden Flüssigkeit steigt im Verhältnis der Querschnitte beim Durchströmen des eingeschnürten Teils an, weil überall dieselbe Menge durchfließt. Gleichzeitig sinkt der Druck im Abnahmerohr, das genau im engen Teil sitzt. Damit entsteht ein Differenzdruck, der dann im Messgerät umgesetzt wird.

Wasserzähler
Die Durchflussmenge in einer Trinkwasserleitung wird mit einem Wasserzähler (allgemein auch "Wasseruhr" genannt) gemessen. In jedem Hauswasseranschluss muss ein Wasserzähler eingebaut sein, der vom Versorgungsunternehmen (Wasserbeschaffungsverband, Stadtwerke) als Vertragspartner der Wasserlieferung (Wasserlieferungsvertrag nach der Verordnung über Allgemeinen Bedingungen für die Versorgung mit Wasser [AVBWasserV]) eingesetzt wird. Diese Wasserzähler müssen geeicht sein (Mess- und Eichgesetz [MessEG]) und werden regelmäßig ausgetauscht.
Die Wasserzähler sind spannungsfrei einzubauen. Deshalb ist ein Zähleranschlussbügel bzw. eine Wasserzähleranschlussgarnitur mit längenveränderlichen Anschlussstücken, ein- und ausgangsseitigen Absperrarmaturen und einer Rückflusssicherung bauseits vorzuhalten. > mehr



Quelle: ZENNER International GmbH & Co. KG

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