CZ20018U1 - Systém pro rozúčtování nákladů na centrální vytápění a přípravu TUV v bytových domech - Google Patents

Description

Oblast techniky

Technické řešení se tyká vytvoření systému určeného pro co nejpřesnější rozúčtování nákladů centrálního vytápění a teplé užitkové vody (TUV) bytového domu mezi jednotlivé bytové jednotky, předpokládané využití systému bude v domech s více bytovými jednotkami různých vlastníků s jedním společným zdrojem tepelné energie určeným pro systém centrálního vytápění s vertikálními nebo horizontálními uspořádáními otopných těles a přípravu teplé užitkové vody (výměníková stanice, společný kotel atd.). Navrhovaný systém umožní velmi přesné rozdělení nákladů za spotřebovanou tepelnou energii tak, aby každá bytová jednotka x zaplatila pouze za tu část energie, kterou ve skutečnosti ze systému odebere. Odečet a zpracování měřených hodnot energií jednotlivých bytů je realizován dálkově (bezdrátově) centrálním serverem, což umožní vytvoření rozúčtování dostatečně rychle. Výsledkem navrhovaného systému je co nejpřesnější rozdělení celkových nákladů na spotřebované teplo a platba za skutečně spotřebovanou energii bez zálohových faktur.

Dosavadní stav techniky

Současné rozúčtování celkových nákladů bytového domu na tepelnou energii mezi jednotlivé bytové jednotky je založeno na měření poměrovými měřidly a rozúčtování podle podlahové plochy jednotlivých bytových jednotek. Odečet hodnot z poměrových měřičů probíhá fyzicky v místě instalace poměrového měřiče. Vzhledem k vysoké náročnosti tohoto řešení je celkové rozúčtování mezi jednotlivé bytové jednotky vytvářeno jednou ročně. V průběhu roku (měsíčně) platí jednotlivé bytové jednotky tzv., zálohové faktury, které představují průměrný měsíční předpokládaný odběr energie za celý rok. Zálohové faktury jsou ve většině případů nastaveny tak, aby při obdržení konečného rozúčtování byl vrácen přeplatek.

Poměrové měřiče jsou instalované ve všech bytových jednotkách na jednotlivých otopných tělesech. Způsob měření poměrového měřiče je založen na rychlosti načítání číselných dílků dle aktuální teploty otopného tělesa. Tyto dílky nemají žádný fyzikální rozměr a jsou to tedy zcela imaginární jednotky. Velkou nevýhodou tohoto systému může být fakt, že v letních měsících při vysokých teplotách okolí dochází k samovolnému načítání dílků. Všechny tyto vlivy jsou započítávány do nepřehledných vzorů, čímž vzniká vysoká chyba konečného rozúčtování až 30%. Celý systém trpí ochranou proti neoprávněným zásahům a nelze nijak kontrolovat. Poměrové měřiče instalované na otopných tělesech je možné ovlivnit instalací chlazení nebo pouhým přikrytím mokrým kusem látky. Rozúčtování dle podlahové plochy bytu a polohy jednotlivých pokojů je také velmi nepřesné, každé měření, které vychází z průměrných hodnot, zanáší do konečného výpočtu dosti velkou chybu, která má za následek pouze přibližné určení skutečně spotřebované energie. Všechny tyto uvedené vlastnosti vedou k velmi nepřesnému měření a vytváření špatného rozúčtování nákladů na centrální vytápění domu.

V přímém spojení s centrálním vytápěním je příprava teplé užitkové vody. Její spotřeba je mezi jednotlivé bytové jednotky rozúčtována na základě instalovaných vodoměrů na rozvodech teplé užitkové vody, v jednotlivých bytových jednotkách. Výpočtem se určí cena za spotřebovaný m³ teplé vody. Tato metoda je opět velmi nepřesná, nelze měřit spotřebovanou energii na základě spotřebované vody (vodoměrem), takovéto měření by bylo možné použít pouze v ideálním případě, kdy teplota vody v systému bude za každých okolností konstantní nebo aspoň přibližně konstantní. Teplá voda cirkuluje v systému a je udržována na určité teplotě. V případě velké spotřeby teplé vody v daný okamžik (více bytových jednotek odebírá teplou vodu současně) nestačí výměník udržovat teplotu vody na konstantní hodnotě a ta samozřejmě klesá. Zvláště při nízkých venkovních teplotách pod bodem mrazu je tento jev velmi viditelný. Z tohoto je jasné, že nelze cenu teplé vody počítat ze spotřebovaného množství vody. Teplota vody není v systému konstantní a závisí na aktuálním odběru, proto i dodávaná energie je různá. Tento způsob měření opět zanáší další chyby do konečného rozúčtování.

Je proto snahou předloženého technického řešení vytvořit takový systém, který minimalizuje chybu měření a vede k co nepřesnějšímu rozúčtování nákladů na centrální vytápění a přípravu teplé užitkové vody tak, aby každá bytová jednotka zaplatila pouze za takový díl tepelné energie, kterou skutečně spotřebovala a nedotovala tak jiné bytové jednotky.

Podstata technického řešení

Uvedeného cíle je dosaženo instalací systému ultrazvukových měřičů tepla, jejichž hodnoty měření jsou dálkově odečítané a zpracovávané centrálním serverem.

V systémech centrálního vytápění rozlišujeme dva typy instalací otopných těles v systému. Dříve používané systémy centrálního vytápění mají vertikální centrální rozvody otopného systému, které procházejí jednotlivými bytovými jednotkami a na které jsou přímo připojena jednotlivá otopná tělesa (např. panelové domy). V tomto případě, jsou ultrazvukové měřiče tepla instalovány na vstupu do každého otopného tělesa ve všech bytových jednotách. Druhý způsob instalace otopného systému je systém s horizontálním uspořádáním otopných těles (moderní bytové domy). V tomto případě je ultrazvukový měřič tepla instalován na vstupu do tzv. sekundárního otopného systému jednotlivých bytových jednotek. Měření spotřeby teplé užitkové vody je realizováno obdobným způsobem, ultrazvukový měřič tepla je instalován i na výstupu z centrálního rozvodu teplé užitkové vody pro jednotlivé bytové jednotky.

Ultrazvukový měřič tepla je zařízení, které měří pomocí ultrazvukové technologie průtok topného média (např. vody) a pomocí teplotních čidel na vstupu a výstupu z otopného tělesa (případně systému) měří rozdíl teplot. V případě teplé užitkové vody je použito pouze jedno teplotní čidlo měřící aktuální teplotu vody vstupující do systému. Díky těmto reálným fyzikálním veličinám lze velmi přesně spočítat spotřebovanou teplenou energii každé bytové jednotky. Hlavní přívod tepla (od dodavatele) je také měřen ultrazvukovým měřičem tepla (tzv. měření na patě domu). Všechny ultrazvukové měřiče tepla jednotlivých bytových jednotek jsou propojeny pomocí technologie M-BUS na jeden nebo více M-BUS masterů, které odesílají bezdrátově naměřená data na centrální server k dalšímu zpracování. Výsledné rozúčtování každé bytové jednotky se skládá ze dvou částí. První část je teplená energie spotřebovaná samotnou bytovou jednotkou a je dána součtem všech ultrazvukových měřičů tepla v bytové jednotce. Druhá část rozúčtování tvoří náklady na společné vytápěné prostory, tepelné ztráty v systému centrálního vytápění a rozvodech teplé užitkové vody (např. vyzařování tepla z rozvodů). Druhá část je vypočítána jako rozdíl mezi součtem všech ultrazvukových měřičů tepla jednotlivých bytových jednotek a hlavním ultrazvukovým měřičem (většinou instalovaným dodavatelem tepla - fakturační měřidlo pro celý bytový dům), Tyto náklady se rozdělí stejnoměrně mezi jednotlivé bytové jednotky.

Přehled obrázků na výkresech

Konkrétní případy technického řešení jsou schematicky znázorněny na připojených výkresech, kde:

Obr. 1 Schematické zapojení ultrazvukových měřičů v jednotlivých bytových jednotkách,

Obr. 2 Trojrozměrný model ukazující způsob instalace ultrazvukového měřiče tepla v systémech s vertikálním zapojením otopných těles (např. panelové domy),

Obr. 3 Trojrozměrný model ukazující způsob instalace ultrazvukového měřiče tepla v systémech s horizontálním uspořádáním otopných těles.

Příklady provedení technického řešení

1. Příklad instalace v systému s vertikálními rozvody centrálního vytápění procházejícími jednotlivými bytovými jednotkami a přímým napojením otopného tělesa na tyto rozvody (např. panelové domy). Systém se skládá z ultrazvukových měřičů tepla i instalovaných na vstupech do jednotlivých otopných těles. Ultrazvukový měřič tepla i je také instalován na vstupu do rozvodu teplé užitkové vody pro danou bytovou jednotku 2. Ultrazvukové měřiče tepla I jsou vybaveny rozhraním M-BUS slavě a jsou propojeny paralelně na kabelové vedení 3. Toto kabelové vedení 3 je připojeno aspoň k jednomu M-BUS masteru 4, který provádí odečet z jednotlivých ultrazvukových měřičů tepla U Každá bytová jednotka 2 má své vlastní ultrazvukové měřiče I měřící spotřebu teplené energie. M-BUS master 4 je bezdrátově 5 (pomocí GSM/GPRS nebo vlastní rádiové sítě) připojen k tzv. přístupovému bodu 6, který je připojen na mezinárodní síť Internet 7. Data jsou dále přenášena pomocí Internetu až k centrálnímu serveru 8, který je dále zpracovává. Centrálním server 8 je také centrálou pro řízení všech M-BUS masterů 4.

2. Příklad instalace v systému s horizontálním uspořádáním otopných těles, kde každá bytová jednotka má vlastní otopný systém připojený na centrální rozvody bytového domu. Systém se skládá z ultrazvukového měřiče tepla 1 instalovaného na vstupu do otopného systému bytové jednotky. Ultrazvukový měřič tepla X je také instalován na vstupu do rozvodu teplé užitkové vody pro danou bytovou jednotku 2. Ultrazvukové měřiče tepla X jsou vybaveny rozhraním M-BUS slavě a jsou propojeny paralelně na kabelové vedení 3. Toto kabelové vedení 3 je připojeno k MBUS masteru 4, který provádí odečet z jednotlivých ultrazvukových měřičů tepla χ. Každá bytová jednotka 2 má své vlastní ultrazvukové měřiče X měřící spotřebu teplené energie. M-BUS master 4 je bezdrátově 5 (pomocí GSM/GPRS nebo vlastní rádiové sítě) připojen k tzv. přístupovému bodu 6, který je připojen na mezinárodní síť Internet Data jsou dále přenášena pomocí Internetu až k centrálnímu serveru 8, který je dále zpracovává. Centrálním server 8 je také centrálou pro řízení všech M-BUS masterů 4.

Průmyslová využitelnost

Systém je určen pro všechny bytové domy s centrálním připojením na dálkové zásobování teplem (případně na společnou kotelnu) s centrálním vytápěním a centrální přípravou teplé užitkové vody. Systém slouží k co nejpřesnějšímu rozúčtování celkových nákladů na spotřebovanou tepelnou energii otopným systémem bytového domu a centrální přípravou teplé užitkové vody mezi jednotlivé bytové jednotky. Systém přináší zcela nový způsob měření teplené energie a následného rozúčtování v centrálních systémech s vertikálními rozvody a otopnými tělesy připojenými na tyto rozvody, příkladem je panelový dům.

Claims (1)

1. NÁROKY NA OCHRANU

   1. Systém pro rozúčtování nákladů na centrální vytápění a přípravu TUV v bytových domech, vyznačující se t í m , že ultrazvukové měřiče tepla (1) instalované na jednotlivých otopných tělesech v otopných systémech s vertikálními rozvody a přímým napojením otopných těles na tyto rozvody nebo na vstupu/výstupu z otopného systému v otopných systémech s horizontálním uspořádáním otopných těles a vybavené rozhraním M-BUS slavě, jsou vzájemně propojeny paralelně pomocí kabelu na alespoň jeden centrální M-BUS master (4), kteiý odečtená data z jednotlivých ultrazvukových měřičů tepla (1) ukládá do své paměti a následně je odesílá bezdrátově (5), pomocí technologie GSM/GPRS nebo vlastní rádiové sítě na přístupový bod (6), který je připojený na Internet (7), pomocí kterého jsou data přenášena na centrální server (8), kde jsou následně zpracovávána.