Energiemanagement bei Planung und Betrieb von Gebäuden

7.11 Füllstandsmessung

7.1 Grundlagen der Messtechnik
7.2 Messung elektrischer Grössen
7.3 Temperaturmessung
7.4 Durchflussmessung
7.5 Wärme/Kälte
7.6 Druckmessung
7.7 Luftgeschwindigkeit
7.8 Luftfeuchtigkeit
7.9 Luftqualität
7.10 Lichttechnische Messungen
7.11 Füllstandsmessung
7.12 Luftdichtheit, Blower-Door-Test
7.13 Infrarot-Thermografie
 

Mit einer Füllstandsmessung kann der Füllstand eines Behälters bestimmt werden. Die Angabe kann in Prozent, als Volumen, Höhe oder als Masse erfolgen. Wichtig zu erwähnen ist, dass bei Tanks mit Treibstoffen und bestimmten Chemikalien eine gasexplosionsgefährdete Atmosphäre entstehen kann. Messgeräte im Inneren des Tanks dürfen in diesem Fall keine Zündquellen erzeugen (siehe «Anforderungen ans Messgerät»).

7.11.1 Schauglas

Mit einem Schauglas im Behälter selber oder in einem Parallelbehälter kann auf einfache Weise eine optische Füllstandsmessung durchgeführt werden [48].

7.11.2 Schwimmer

Ein Schwimmkörper gibt den Füllstand im Tank an, wobei unterschiedliche Arten von Einbau und Ablesung möglich sind [48].

Schwimmer können auch für Alarmvorrichtungen verwendet werden, welche melden, wenn ein bestimmter Füllstand, z.B. der Maximalfüllstand, erreicht wird. Dazu wirkt der Schwimmer wie ein Schalter, der umgelegt wird, wenn ein bestimmter Füllstand erreicht wurde. Auf diese Weise kann auch eine (diskrete) Füllstandsanzeige realisiert werden.

7.11.3 Verdrängungsmethode

Wird ein Verdrängungskörper in eine Flüssigkeit eingebracht, entsteht eine Auftriebskraft, die proportional zur Dichte des verdrängten Mediums und des verdrängten Volumens ist. Steigt der Füllstand, steigt auch das verdrängte Volumen, und die Auftriebskraft wird grösser. Mit einer Messung der Auftriebskraft kann somit der Füllstand bestimmt werden [49].

7.11.4 Einperlmethode

Ein dünnes Rohr wird in einen Tank eingelassen und ein Gasdruck angelegt, der gerade so hoch ist, dass die Flüssigkeitssäule verdrängt wird und Blasen entstehen. Der Gasdruck im Rohr entspricht dadurch dem hydrostatischen Druck im Tank. Weil der hydrostatische Druck im Tank proportional zur Füllhöhe ist, kann somit der Füllstand bestimmt werden [49].

7.11.5 Hydrostatische Druckmethode

Bei der hydrostatischen Druckmethode werden der hydrostatische Druck der Flüssigkeitssäule und der Gasdruck im Tank direkt gemessen. Bei bekannter Dichte des Mediums kann aus der Differenz der beiden Drücke der Füllstand bestimmt werden [50].

7.11.6 Wägemethode

Der gesamte Behälter wird auf Wägezellen montiert. Bei bekannter Dichte des Mediums (und des Leergewichts des Tanks) kann dadurch das Füllvolumen im Tank bestimmt werden [50].

7.11.7 Leitfähigkeitsmessung

Im Tank befindet sich eine Sonde, die die Leitfähigkeit zwischen der Sonde und der Behälterwand misst. Bei hohen Füllständen ist ein grösserer Teil der Sonde von der Flüssigkeit bedeckt und die Leitfähigkeit ist höher (bzw. der elektrische Widerstand geringer). Ist die Behälterwand nicht leitfähig, kommt eine zweite Sonde als Gegenpotenzial zum Einsatz.

Diese Methode setzt voraus, dass das Medium eine genügend hohe Leitfähigkeit besitzt [50].

7.11.8 Kapazitive Messmethode

Eine Sonde im Tank und der Behälter bilden einen Kondensator, an den ein Wechselstrom angelegt wird. Ist die relative Dielektrizitätskonstante des zu messenden Mediums bekannt, kann aus der resultierenden Kapazität der Füllstand bestimmt werden [50].

7.11.9 Strahlungsdämpfungsmethode

Bei der Strahlungsdämpfungsmethode wird ein Signal von einem Sender abgegeben, das von einem Empfänger detektiert wird. Befindet sich ein Medium zwischen Sender und Empfänger, wird das Signal vom Medium absorbiert und gelangt gedämpft zum Empfänger.

Das Verfahren kann auf Mikrowellen- oder Gammastrahlung basieren. Bei kritischen Bedingungen bezüglich Druck, Temperatur oder Aggressivität des Mediums ist die Verwendung von Gammastrahlung von Vorteil, da sie die Hülle des Behälters durchdringt und die Messvorrichtung somit ausserhalb des Behälters installiert werden kann [51].

7.11.10 Ultraschallmethode

Sie funktioniert nach dem gleichen Prinzip wie die Strahlungsdämpfungsmethode, mit dem Unterschied, dass zur Messung Ultraschall verwendet wird. Die Methode hat den Nachteil, dass sie bei hohem Druck nicht angewendet werden kann.

7.11.11 Reflexionsmethode

Die Reflexionsmethode ermöglicht eine berührungslose Niveaumessung. Es wird ein Ultraschall- oder Mikrowellenimpuls erzeugt, der an der Oberfläche des Mediums reflektiert und anschliessend wieder erfasst wird. Durch eine Messung der Laufzeit des Impulses kann der Füllstand bestimmt werden [51].