CS227169B1 - Způsob sledování a vyhodnocování hospodárnosti ústředního vytápění a zařízení k provádění způsobu - Google Patents

Description

Vynález řeší způsob a zařízení pro sledování hospodárnosti ústředního vytápění místností a bytů a vyhodnocování příslušných účtů za vytápění.

Většina známých způsobů a zařízení sloužících tomuto účelu posuzuje hospodárnost postupu uživatelů jednotlivých místností a bytů při využívání ústředního topení podle jejich celkové spotřeby tepelné energie za určité zúčtovací období. Přitom se spotřeba tepla měří a odečítá buď přímo na jednotlivých otopných zařízeních, nebo se sleduje a vyhodnocuje dálkově. Avšak přesné měření celkové absolutní hodnoty spotřeby tepla v jednotlivých místnostech, například měřením a vyhodnocováním rozdílu vstupních a výstupních teplot a průtoku teplonosného média, je složité a velmi nákladné.

Jsou známy i zjednodušené způsoby a zařízení, které s přijatelnou mírou nepřesností odvozují celkovou spotřebu tepla například z průběhu teplot povrchu otopných těles s automatickými korekcemi rozdílných vlastností jednotlivých těles podle francouzského patentového spisu přihlášeného v NSR pod č. 3 024 620. Jiná známá zařízení, například podle patentových spisů NSR číslo 2 734 406 a 2 923 429, sledují a vyhodnocují rozdíly mezi teplotami povrchu otopných těles a vnitřními teplotami v místnostech.

Podle jiného patentového spisu NSR číslo 3 003 650 se jednoduše měří jen celkový průtok otopné vody regulačními ventily jednotlivých otopných těles. Nedostatkem těchto způsobů a zařízení je, že celková spotřeba tepla je značně ovlivněna rozdílnými tepelně izolačními vlastnostmi stavby různých místností i různou polohou místností ve společně vytápěném objektu, takže někteří uživatelé místností a bytů jsou znevýhodněni.

Jiné známé způsoby a zařízení se snaží spotřebu tepla a hospodárnost vytápění nepřímo podle užitných efektů spotřebované tepelné energie. Tak například zařízení podle švédského patentového spisu přihlášeného v NSR pod č. 2 53.1 717 nebo podlé patentového spisu NSR č. 2 416 749 sledují a vyhodnocují rozdíly vnitřních teplot v místnostech a vnější teploty. Avšak jakékoli způsoby hodnocení závislé na vnitřních teplotách v místnostech trpí nedostatkem možnosti rozpoznat kladný nebo záporný vliv uživatele místnosti nebo bytu na hospodárnost vytápění, protože příslušné zařízení například nerozlišuje, jestli snížení vnitřní teploty bylo způsobeno přivřením ventilu otopného tělesa, tj. šetřením energie, nebo otevřením okna a tedy zvýšením- ztrát energie.

Je dále znám i regulační a měřicí sy-»{ ff- I stém podle finského patentového spisu přihlášeného v NSR pod č. 2 837 262. Jeho podstatou je, že všechna otopná tělesa systému Jsou vybavena dvoupolohovými magnetickými ventily řízenými pokojovými termostaty. Přitom průtočná množství jednotlivých ventilů se nejprve seřídí tak, aby ve všech místnostech byla ve stejnou dobu stanovená základní teplota, například 20 °C. V průběhu dalšího vytápění se pak dálkově sledují a vyhodnocují změny individuální spotřeby tepla podle změn poměru dob otevření a zavření ventilů. Tento systém však neposkytuje uživtelům místností nebo bytů názorné a dostatečně rychlé informace o míře jejich vlivu na růst účtu za vytápění. Kromě toho příslušné zařízení vyžaduje, aby u každého otopného tělesa byl instalován speciální elektromagnetický ventil, řízený samostatným prostorovým termostatem, což je poměrně složité a nákladné.

Uvedené nevýhody stávajícího stavu techniky v podstatě odstraňuje způsob sledování hospodárnosti ústředního vytápění a zařízení k provádění způsobu podle tohoto vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že po předběžném, seřízení regulace vytápění, zabezpečujícím předem stanovenou úroveň tepelné pohody ve všech místnostech, se zjistí a zakódují základní hodnoty okamžitých průtoků média jednotlivými otopnými zařízeními, načež se v průběhu dalšího vytápění automaticky sledují pouze okamžité kladné a záporné odchylky od těchto průtoků vyvolané individuálními zásahy uživatelů do normálního režimu regulace vytápění a zjištěné odchylky se jednak ihned signalizují uživateli a jednak se souběžně centrálně automaticky vyhodnocují, čímž se získávají objektivně kontrolovatelné podklady pro zpracování individuálních účtů za ústřední vytápění místností nebo bytů. Okamžité odchylky průtoků média se sledují například podle poloh kuželek termostatických ventilů otopných těles vždy po určitých časových intervalech, přičemž se signalizuje a vyhodnocuje jen překročení vymezených pásem velikostí odchylek průtoků média. Velikost časových intervalů jo určována například, stejnými dávkami tepelné energie dodávanými do společně vytápěného. objektu. Po dobu centrálně řízeného útlumu vytápění nebo během poruchy regulace rozvodu tepla se signalizace a vyhodnocování odchylek průtoků média automaticky přerušuje. Každý termostatický ventil otopného tělesa je spřažen se snímačem polohy jeho kuželky, opatřeným optickým ukazatelem a výstup každého snímače je spojen s počítačem účtů za vytápění místností nebo bytů, na který je popřípadě připojen též výstup měřiče celkové dodávky tepelné energie do společně vytápěného objektu, přičemž zmíněný počítač je opatřen blokovým číslicovým ukazatelem stavu těchto účtů. Na měřič celkové dodávky tepelné energie je paralelně připojen snímač teploty vstupní vody, snímač teploty vratné vody a měřič celkového průtoku otopné vody. Počítač účtů za vytápění místnosti nebo bytů může být spojen s automatickou tiskárnou těchto účtů a případně též s centrálním dispečinkem·.

Výhoda způsobu a zařízení podle tohoto vynálezu spočívá v tom, že se průběžně registrují jen relativní odchylky odběru tepla, které jsou závislé výlučně na manipulaci prováděné uživatelem,. To znamená, že každé jeho opatření ke snížení teploty otápěné místnosti, nebo snížení tepelných ztrát utěsněním oken a dveří, zpomaluje narůstání účty. Naopak zvýšení teploty v otápěné místnosti nebo zbytečné větrání zrychluje narůstání účtu za otop. V souvislosti s tím je každý odběratel v podstatě průhéžně opticky informován o narůstání jeho účtu za vytápění. Tyto skutečnosti se projevují příznivým psychologickým momentem,, velmi účinným pro úsporu energie. Další důležitou výhodou je, že zařízení neměří teplo dodané do jednotlivých místností v absolutních hodnotách, ale zaznamenává jen odchylky od normálního režimu rozdělování tepla, takže odpadají jinak obvyklé přepočty odběru tepla podle polohy místnosti v objektu, tepelně-techníckých vlastností stavby a podobně, které mají přímý vliv na spotřebu tepla bez ohledu na působení uživatele.

Výhodná je také ta skutečnost, že ke zjištění údajů pro vyúčtování není zapotřebí vstupovat do bytů a v případě nedovolené manipulace je veřejně signalizován nedovolený zásah. Kromě toho, dojde-li k jakékoliv poruše v topném systému nebo není-11 dodáváno potřebné množství teplá, je vyhodnocovací zařízení automaticky vyřazeno z provozu.

Příklad provedení zařízení podle vynálezu je schematicky znázorněn na přiloženém vyobrazení a představuje dvě jednotky otopného systému.

Do otopného systému jednotky je teplá voda přiváděna vstupním potrubím 1, vratná voda je odváděna výstupním potrubím

2. Vstupní teplota a tlak vody jsou regulovány známými způsobem v závislosti- na vnějších klimatických podmínkách. Na vstupní potrubí 1 je připojen snímač 4 teploty vstupní vody spojený vedením 14 s měřičem 3 tepla. Měřič 3 tepla je spojen vedením, 23 s automatickou tiskárnou 12, vedením 28 s centrálním dispečinkem 13; vedením 19 s počítačem 8 a vedením 22 s blokovým číslicovým ukazatelem, 11, Počítač 8 je spojen vedením 27 s dalším, počítačem 10, který je vedením 21 připojen· k automatické tiskárně 12 a vedením 20 k blokovému číslicovému ukazateli 11. Počítač 8 je dále spojen vedením 24 s centrálním dispečinkem 13· a vedením 18 s každým termostatickým ventilem 7 otopného tělesa, spřaženým s neznázorněným, snímačem polohy jeho kuželky. Každý termostatický ventil 7 otopného tělesa je spojen s optickým ukazatelem 9. Každý termostatický ventil 7 otopného tělesa je dále vedením, 17 připojen k počítači 8. S počítačem 8 je zpětně vedením 25 spojen centrální dispečink 13.

Do výstupního potrubí 2 je napojen snímač 5 teploty vratné vody a dále měřič 6 celkového průtoku otopné vody.

Zobrazená část otopného systému je připojitelná popsaným způsobem k dalším jednotkám·, což je na výkrese znázorněno vevedením 17‘, 18‘, 21‘, 23‘, 24‘, 25‘, 26‘, vstupním potrubím· 1‘ a výstupním potrubím 2‘.

Celkové množství tepelné energie dodané do otopného systému měří měřič 3 tepla podle údajů snímače 4 teploty vstupní vody a snímače 5 teploty vratné vody a měřiče 6 celkového průtoku otopné vody. Před předáním místností nebo bytů a při eventuálních pozdějších revizích otopného systému se nastaví snímače polohy ventilových kuželek všech termostatických ventilů 7 otopných těles tak, aby i při rozdílných přívodech tepelné energie do otopných těles, které jsou nutné pro pokrytí tepelných ztrát jednotlivých místností, byl vyslaný signál ze snímačů polohy ventilových kuželek na optický ukazatel 9 a do počítače 8 stejný. Tento stav představuje stanovenou základní vnitřní teplotu, například 20 °C. Sníží-li uživatel tepelné ztráty nebo přívod tepelné energie do otápěné místnosti, přestaví automatický ventil 7 otopného tělesa kuželku ventilu do polohy odpovídající momentální snížené potřebě tepelné energie. Tím se změní i úroveň signálu ze snímače polohy ventilové kuželky vyslaný do optického ukazatele 9 a počítače 8 a 10, což se projeví v blokovém ukazateli 11 zpomaleným nárůstem bytového účtu. V opačném případě, to je při zvýšeném· přívodu tepelné energie do otápěné místnosti, je činnost podobná, avšak s přestavením· kuželky ventilu v opačném smyslu. Tento stav se opět projeví v blokovém číslicovém ukazateli 11, a to zrychleným narůstáním účtu. Celkový odpočet na konci zúčtovacího období se provádí buď přímo z blokového číslicového ukazatele 11, anebo ve spřažené automatické tiskárně 12.

Automatické tiskárny 12, řízené počítačem 8 a 10, se zpravidla použije k vystavování faktur za otop pro jednotlivé odběratele u rozsáhlých systémů. Činnost automatické tiskárny 12 a počítače 8 a 10 může být řízena centrálním dispečinkem 13.

U objektů s malým počtem odběratelů se zařízení omezí na měřič 3 tepla, termostatické ventily 7 otopných těles se snímači poloh ventilových kuželek a optické ukazatele 9. Funkci počítače 8 a 10 pak zastává sdružovač signálů z jednotlivých snímačů a integrátor. Celkový účet je rovněž odečítán na blokovém číslicovém ukazateli 11.

Funkci zařízení lze vyjádřit matematicky. Použité symboly jsou vyznačeny v legendě následující za uvedenými rovnicemi.

Okamžitý normální tepelný příkon

P_Qil = S . k_n (T_n — T_oJ = V_n. p . c (T_t - T₂) .

Tato rovnice představuje výchozí operaci seřizující režim vytápění všech místností, tj. seřízení normálního průběhu rozdělování tepelné energie do otopných těles jednotlivých místností, a to tak, aby při dodržování předem stanovených technických podmínek, zejména při zavřených oknech a dveřích, se automaticky ve všech místnostech udržoval s určitou tolerancí stejná normální teplota T_n. Přitom zdvih z_n kuželek termostatických ventilů 7 otopných těles musí být ve stanovené oblasti jejich pracovního zdvihu.

Normální průtok vody

V_;1 = f (z_nj = konst.

Jestliže později uživatel místnosti iniciativně změní technické podmínky normálního tepelného příkonu v některé místnosti, například přestaví kuželku termostatického ventilu 7 otopného tělesa, je tím převeden režim teploty z T_n na T,. Stejně, jestliže se nadměrným, větráním zvětší k_n na R_i5 vede to ke změně potřebného tepelného příkonu z P_Qn na P_Qi. Ten se změní automatickým působením termostatického ventilu a poměrný zdvih kuželky ventilu se změní ze z. na Zj.

Odchylky zdvihu

Az = Zi — z, se sledují v části 8 počítače 8, 10 — tj. v blokovém kontrolním orgánu — pomocí dálkových snímačů poloh kuželek termostatických ventilů 7 otopných tělese.

Odchylky průtoku

AV = f (Az) se zjišťují po určitých časových intervalech At odpovídajících určitým stejným dávkám tepla do společného objektu (například 0, 1 GJ), kontrolovaných měřičem. 3 tepla. Odchylky hodnot ostatních parametrů vody v různých místnostech uvnitř jednotlivých časových intervalů At prakticky nenabývají takových velikostí, aby mohly narušit požadované meze přesnosti hodnocení podílů jednotlivých místností na příslušné dávce tepla,, a proto se v daném příkladě nesledují. Poměr odchylek Aq v jednotlivých místnostech za časový interval At se tedy odvozuje s přijatelnou přesností přímo od poměru zjištěných odchylek AV při známé vstupní teplotě vody T_b Ve skutečnosti se při zvětšení průtoku zmenšuje rozdíl teplot (Ti — T₂) 1 odběr tepla z jednotky protekléhQ množství vqdy, takžq odchylky průtoku způsobené uživatelem se posuzují progesívně.

V části 10 počítače 8, 10 — tj. v integrátoru — se pak postupně vyhodnocují celkové odchylky AQ za čas t v jednotlivých místnostech a nakonec i účty jednotlivých bytů za vytápění v uvažovaném zúčtovacím období.

Při výpočtu účtů se v daném případě postupuje tak, že na počátku zúčtovacího období se stanoví pevná cena x za jednotku tepelné energie dodané do společného objektu. Se všemi uživateli bytů se sjedná vyšší pevná cena y za jednotku kladných i záporných odchylek spotřeby tepelné energie od normálního režimu vytápění.

Na konci zúčtovacího období pak musí být

x.Q_c = r.£A± y. AQ_C .

Přitom měřič 3 tepla zjistil

Qc = / Pqc dt o a integrátor 10 zjistil

AQ_C = Σ AQ .

Z rovnice pro zúčtovací období se určí tarif r za normální režim vytápění 1 m² podlahové plochy místností v uplynulém zúčtovacím období, který bude stejný pro všechny uživatele místností.

Použité symboly:

T_o venkovní teplota vzduchu

T_n normální vnitřní teplota vzduchu v místnosti

T, okamžitá individuálně požadovaná vnitřní teplota vzduchu v místnosti

Ti teplota topné vody (vstupní teplota do otopného tělesa)

T₂ teplota vratné vody (výstupní teplota z otopného tělesa j

S plošný obsah (plocha) venkovních stěn místnosti

A podlahová plocha bytu k„ normální hodnota středního součinitele prostupu tepla venkovními stěnami místnosti kj okamžitá skutečná hodnota středního součinitele prostupu tepla z místnosti

V„ normální průtok vody otopným tělesem při daném tlaku vody

V, okamžitý skutečný průtok vody otopným tělesem

AV okamžitá odchylka od normálního průtoku vody otopným tělesem z_n normální poměrný zdvih kuželky ventilu otopného tělesa

Zj okamžitý skutečný poměrný zdvih kuželky ventilu otopného .tělesa p měrná hmotnost vody (měrná hustota vody) c měrné teplo vody (měrná tepelná kapacita vody)

P_Qn okamžitý normální tepelný příkon místnosti při dané venkovní teplotě

P_Qí okamžitý skutečný tepelný příkon místnosti

AP_q okamžitá odchylka od normálního tepelného příkonu místnosti

P_QC celkový okamžitý tepelný příkon do společně vytápěného objektu t čas, ve kterém se kontroluje průběh spotřeby tepla

Q„ množství tepla (tepelné energie), kterého by bylo třeba pro normální režim vytápění místnosti v čase t

Qi množství tepla skutečně dodané do místnosti v čase t

AQ odchylka tepla dodaného do místnosti v čase t

Aq odchylka tepla dodaného do místnosti v intervalu At

Q_c celkové množství tepla skutečně dodané v čase t do společně vytápěného objektu

AQ_C celková odchylka od množství tepla potřebného pro normální vytápění společného objektu v čase t m počet místností ve společně vytápěném objektu j počet bytů ve společně vytápěném objektu.

Kromě uvedeného příkladu způsobu a zařízení pro sledování hospodárnosti vytápění je možno využívat vynálezu i v jiných provedeních.

Místo sledování a vyhodnocování odchylek okamžitých průtoků teplonosného média otopnými tělesy po určitých časových intervalech je možho- sledovat průtoky a popřípadě i teploty média plynule a spojitě.

Je dálé možno sledovat, signalizovat a účetně vyhodnocovat jen překročení hranic určitých pásem normálních tepelných příkonů v jednotlivých místnostech, odpovídajících například normálnímu režimu vytápění v -rozmezí vnitřních teplot 17 až 21 °C.

Funkci počítače je možno doplnit a automatickou korekci hranic normálního pásma odběru tepla v závislosti na venkovní teplotě.

V období velmi nízkých vnějších teplot je možno účtovat i zvláštní příplatky za překročení horní hranice normálního pásma vytápění místností a zabránit tak požadavkům přesahujícím maximálně možný celkový výkon centrálního zdroje tepla. Měřič 3 celkového odběru tepla je přitom možno umístit přímo na výstupu z centrálního zdroje tepla.

Zařízení je možno doplnit o sobě známým

227 g

sledováním a vyhodnocováním přestupu tepla mezi sousedními byty.

Při napojení soukromých staveb na společný centrální zdroj tepla je možno i při normálním režimu vytápění účtovat rozdílnou cenu za jednotku vytápěné plochy v přepočtu podle experimentálně zjištěné úrovně středních součinitelů prostupu tepla stěnami místností.

Uvedeného vynálezu lze s výhodou použít . G 3 pro sledování a vyhodnocování hospodárnosti při odebírání tepelné energie z různých zdrojů tepla, kterými mohou být domovní kotelny, blokové kotelny, výtopny sídlišť a teplárenské systémy. Kromě systémů ústředního’ vytápění to mohou být i systémy ústředního chlazení. Teplonosné médium může být i jiné než voda, například vzduch při vnitřní klimatizaci budov.

Claims (10)

1. pRedmEt

   1. Způsob sledování a vyhodnocování hospodárnosti ústředního vytápění pro místnosti a byty ve společně vytápěném stavebním objektu, zásobovaném měřeným množstvím tepelné energie z ústředního zdroje prostřednictvím teplonosného média s centrální a popřípadě i zónovou regulací jeho teploty a tlaku v závislosti na vnějších klimatických podmínkách, s normálním režimem regulace průtoků média jednotlivými otopnými zařízeními seřízeným tak, aby se v místnostech v daných podmínkách jejich tepelné izolace udržovaly předem stanovené vnitřní teploty, vyznačující se tím, že po tomto předběžném seřízení se zjistí a zakódují základní hodnoty průtoků média jednotlivými otopnými zařízeními, načež se v průběhu dalšího vytápění automaticky sledují pouze okamžité kladné a záporné odchylky od těchto průtoků vyvolané individuálními zásahy uživatelů do normálního režimu regulace vytápění a zjištěné odchylky se jednak ihned signalizují uživateli a jednak se souběžně centrálně automaticky vyhodnocují, čímž se získávají objektivně kontrolovatelné podklady pro zpracování individuálních účtů za ústřední vytápění místností nebo bytů.
2. 2. Způsob podle bodu 1, vyznačený tím, že okamžité odchylky průtoků média se sledují podle poloh kuželek termostatických ventilů otopných těles.
3. 3. Způsob podle bodů 1 nebo 2, vyznačený tím., že odchylky průtoků média se zjišťují vždy po určitých časových intervalech.
4. 4. Způsob podle některého z bodů 1 až 3, vyznačený tím, že se signalizuje a vyhodnocuje jen překročení vymezených pásem velikostí odchylek průtoků média.

   ynAlezu
5. 5. Způsob podle bodů 3 nebo 4, vyznačený tím, že velikost časových intervalů je určována stejnými dávkami tepelné energie dodávanými do společně vytápěného objektu.
6. 6. Způsob podle některého z bodů 1 až 5, vyznačený tím, že po dobu centrálně řízeného útlumu vytápění nebo během poruchy regulace rozvodu tepla se signalizace a vyhodnocování odchylek průtoků média automaticky přerušuje.
7. 7. Zařízení k provádění způsobu podle některého z bodů 1 až 6, kde každý termostatický ventil otopného tělesa je spřažen se snímačem polohy jeho kuželky, opatřeným optickým ukazatelem, vyznačený tím, že výstup každého snímače je spojen s počítačem (8, 10) účtů za vytápění místností nebo bytů, na který je popřípadě připojen též výstup měřiče (3) celkové dodávky tepelné energie do společně vytápěného objektu, přičemž počítač (8, 10) je opatřen blokovým číslicovým ukazatelem (lij stavu těchto účtů.
8. 8. Zařízení podle bodu 7, vyznačené tím, že na měřič (3) je paralelně připojen snímač (4) teploty vstupní vody, snímač (5) teploty vratné vody a měřič (6) celkového průtoku otopné vody.
9. 9. Zařízení podle některého z bodů 7 nebo 8, vyznačené tím, že počítač (8, 10] účtů za vytápění místností nebo bytů je spojen s automatickou tiskárnou (12) těchto účtů.
10. 10. Zařízení podle některého z bodů 7 až 9, vyznačené tím, že počítač (8, 10] účtů za vytápění místností nebo bytů je spojen s centrálním dispečinkem (13).