CZ283391A3 - Spdsob zisťovania spotřeby tepla a zariadenie k prevádzaniu spósobu - Google Patents

Abstract

Spdsob využívá tepelno-vodivé spojcnie (1) medzi dvomi prúdmi(2,3) teplonosnej látky, z ktorých aspoňjeden je odčleněný prúd (3) teplonosnej látky, odčleněný od hlavného prúdu (4) látky veduceho k výměníku (7) tepla. Tepelnovodivé spojenie (1) je také, že prakticky vyrovnává teploty dvoch prúdov (2,3) teplonosnej látky. Meria sa tepelný tok cez tepelno-vodivé spojenie (1), alebo veličina jemu úměrná. To umožňuje merač (8) tepelného toku umiestnený na tepelno-vodivom spojení (1). Spotřebované teplo sa určí časovou integráciou příkonu, ktorý je priamoúmemý meranérau tepelne míftoku.

Description

Vynález sa týká sposobu zisťovanía množstva odevzdaného vo výmenníku prú.diaeou látkou ako te tepla plonosným ms-diom a zariadenia, ktoré tívne realizovat. Spadá do uvedený sposob umožňuje efekoboru tepelnsj meracej techniky.

2'2££2£l“£Ístika_dotera5šieho_stayu_ techniky

·)

Ďostatočne přesné meranie. spotřeby tepla prenášaného teplonosnou látkou sa pri dcterajších spóšoboch realizuje obvykle- tak, že sa merajú naraz dve nezávislé veličiny - hmotnosthý prietok teplonosnej látky a rozdiel teplot do výmenníka vstupujúceho a z výměnníka vystupujúceho prúdu látky. Hmotnostný prietok sa určuje obvykle rotujúcimi mechanickými zariadeniami, ktoré sú náročné, nákladné a poruchové. Poměrně komplikované je aj vyhodnocovanie spotřeby tepla, lebo vyžaduje spracovanie dvoch róznych funkčných závislostí- závislosti teplotného rozdielu od času a závislosti hmotnostného prietoku od Času.

Medzi spósoby, ktoré vyžadujú prietokomer patria spósoby podlá československých patentných spisov číslo ·

213 885, číslo 180 018, Číslo £62 352, číslo 252' 714 ♦

Spósob merania uvedený v Československom patentnom spise číslo 202 672 je vhodný zas len pře. sústavy s konštantným prietokom. Spósob merania podlá Československého patentného spisu číslo 227 169 nevyžaduje sice prietokomer, ale zato okrem iného aj optický snímač polohy kuželky termostatického ventilu a iné náročné zariadenia. Metoda podlá československého patentného spisu Číslo 170 004 využívá tlakovo-elektronický převodník s teplotnou kompenzáciou, stabilizovaný zdroj napatia, tenzometrický mostík, zosilňovač, impendančnú násobičku a iné. Meranie podlá československého patentného spisu číslo 239 511 vyžaduje elek- 2 tromechánický přepínač privádzanej kvapaliny ako teplonosného média. Přepínač slúži na vytváranie prietokových pulzov.

Pozoruhodný je sposob podTa československého patentného spisu číslo 215 512 , ktorý využívá tepelno-vodivé spojenie /tepelný most/ medzi prívodným a odvodným prúdom teplonosnej látky, resp. medzi jedným z nich a odčleněnou Častou druhého. Spotřebu tepla určuje z Čisté teplotných údajov nameraných aspoň v troch bodoch fixného zariadenia bez pohyblivých mechanizmov. Napriek tejto pozitívnej skutočnoati je pře praktické používanie málo vhodný a nemóže nájst širšie uplatnenie. Týká sa to najma prípadov, ked sa jedná o časové premenné příkony výmenníka. Tie sú však v praxi velmi časté. Potřeba merania tepla je však velmi aktuálna aj v takýchto prípadoch. Komplikácie pri tomto spósobe sú spojené s nutnostou merat najmenej tri teplotně závislosti a tiež s poměrnou zložítostou vyhodnocovania týchto závislostí. Okrem toho tento spdsob vyžaduje aj znalost značného počtu /piatich/ konstant- parametrov daného meracieho zariadenia.

Okrem doteraz opísaných spósobov umožňujúcich poměrně přesné meranie spotřeby tepla sú známe a v praxi rozšířené aj zjednodušené spósoby, ktoré a problematickou presnostou odvodzujú /lebo o meraní sa doslova nedá hovořit/ spotřebu tepla například z priebehu teplót povrchu výhřevných telies s automatickými korekciami na rózne výhřevné telesá.

Takou je například metodika, podlá francúzskeho patentného spisu čislo 3 024 620 (v SRN/. Pri meraní podlá patentného spisu číslo 2 734 406 /SRN/ a číslo 2 923 429 VSRK/ sa sleduje a vyhodnocuje súbor teplotných rozdielov medzi pcvrchom výhřevných telies a vnútornými teplotami v miestností.

metode podlá patentného spisu SRN číslo 3 003 650 sa spotřeba tepla určuje len z údajov o celkovom prietoku látky cez regulačně ventily jednotlivých výhřevných telies. Nedostatkom tohto spósobu je okrem iného aj to, že celková spotřeba tepla je značné ovplyvnená rozdielnými tepelno-izolačnými vlastnosťamí objektu i rožnou polohou v objekte,

Spósoby podlá švédského patentného spisu přihlášeného v SRN pod číslom 2 531 717 a spisu SRN číslo 2 416 749 sledujú a vyhodnocujú len rozdiely medzi vnútornými teplotami

- 3 vmie.s.tnostiach a vonkajšou teplotou, čo však má za následok že sa nerozlíši rozdiel v znížení vnútornej teploty snížením vykurovania a v znížení v dósledku otvorenia okna«

Při metóde podlá finského pátentného spisu Číslo v SRN 2 837 262 sú výhřevné tslesá vybavené dvojpolohovými magnetickými ventilmi'riadenými termostatmi. Spotřeba tepla sa od vodzuje z doby otvorenia ventilov. Px-ie točné množstvo teplonosnej látky sa na začiatku nastaví v jednotlivých ventiloch tak, aby vo všetkých miestnostiach bola v rovnakú dobu zabez pečená základná teplota 20 ^VC. V priebehu 3al’šieho vykurovania sa spotřeba vyhodnocuje dialkove podlá zmien poměru dob otvorenia a uzavretia ventilov. U každého výhřevného telesa .je 'instalovaný špeciálny elektromagnetický ventil riadený termostatem. Třeba konstatovat, že pokiaT ide o sposoby merania spotřeby tepla vhodné pře prax, situácia nie je uspokojivá.. Jestvujuce spdsoby sú bud príliž hrubé a skreslujúce, alebo -pokiaT ide o presnejšie merania- značné nákladné.

Podstata_vynálezu .....

Vynález využívá tepsino-vodivé spojenie medzi dvorná_ prúús. teplonosnéj látky o rózných teplotách. Sposob je však odlišný ako v případe spósobu merania podlá pátentného spisu číslo 215 512 /ČSFR/.

___F-ódsiatu-s-pósobu—pc&Ta-vyn-á-l-ez-u—v-ys-t-i-hu-je—obrr—:l-r^Vyná“ lez využívá tepelno-vodivé spojenie 1 / tepelný most/ medzi prvým prúdom 2 teplonosnej látky a odčleněným prúdom 3 z druhého hlavného prúdu 4 teplonosnej látky. Tepelno-vodivé spojenie je však také, že odčleněný prúd 3 v dQsledku tepelnej výměny spósobenej tepelno-vodivým spojením 1 změní svoju teplotu na hodnotu velmi blízku, teoreticky rovnu teplote, akú má prúd 2 před tepelnou výměnou spósobenou tepelno-vodivým spojením 1. Tepelno-vodivé spojenie 1 je teda také, že teplota prúdu 3 v bode £ je takmer rovnaká /teoreticky rovnaká/, ako teplota prúdu _2 v bode 5.

Vyžaduje sa přitom , aby trubice, ktorými precháaza prúd 3 svojou tepelnou vodivosťou /vodivosťou stien/ len zanedbatelné ovplyvňovali tepelný režim v zariadení. Ich ste

- 4 ny móžu vedením prenášať smerom k tepelno-vodivému spojeniu, alebo naopak,len zanedbatelné množstvo tepla v porovnaní s množstvem tepla prenášaným prúdom 3 teplonosnej látky.

Taká požiadavka sa dá splnit vhodnou geometriou trubic, připadne přerušením trubice tepelno-izolačnou vložkou, alebo použitím vhodných materiálcv.

Tepelno-vodivé spojenie 1, které má uvedené vlastnosti a ktoré prenáša teplo z prudu 3 látky k prudu 2 látky v usporiadaní podl’a obr. 1 má - za předpokladu vylúčenia bočných tepelných strát - jednu dóležitú vlastnost , ktorá súvisí s pod statou vynálezu: Tepelný tok prechádzajúci tepelno-vodivým spojením 1 je za stacionárneho stavu priamoúmerný tepelnému příkonu výmenníka 7. Právě to umožňuje jednoduché meranie příkonu, čiže aj meranie spotřebovaného tepla.

Údaj o hodnotě tepelného toku φ poskytuje merač tepelného toku 8 umiestnený na tepelno-vodivom spojení. Merač 8 vlastně nemusí poskytovat ani hodnotu tepelného toku ψ , stačí , ak poskytuje údaj x, ktorý je tepelnému toku pria- ·. moúmerný, aby teda platilo x ~ <f>

Merač teda nemusí byt ciachovaný na meranie tepelného toku-. Keúže pře příkon P platí

P φ možno súčasne oísat

P = K . x kde K je konštanta. .....

. Spotřebované teplo Q je určené časovou integráciou příkonu P .

Q - JP at kde ty a t₂ sú hranice příslušného Časového intervalu. Z posledných. dvoch vzťahov však plynie λ

Q = K J x dt 5

Konštantu K, ktorá je parametrom meracieho zariadenia, možno určit napr. ciachovaním , alebo teoretickým výpočtom.

Integráciu merahej veličiny možno vykonat ró2ným spósobom. Ak meraná veličina x má charakter jednosměrného elektrického signálu, móže integráciu vykonávat priebežne a automaticky

- 5 / v reálnom čase / aj také jednoduché zariadenie, ako je jednoduchá elektrolytická sústava s rovnakými elektrodami a vhodným roztokom ako elektrolytům. Množstvo spotřebovaného tepla je přitom priamoúmerné hmotnosti vylúčenej látky.

Rol’u integrátora móže vykonávat? aj běžný elektroměr , ak na jeho napaťové svorky privedieme štandardná napatie 220 V a na prúdové svorky privedieme veličinu x, pretransformovánu do podoby vhodnéj pre elektroměr. Frirodzene, že. meranej veličině možno dat pomocou analogovo-číslicového prevodníka digitálnu podobu a. příslušná integráciu vykonávat numerickým spósobom -odčítavaním nameraných hodnot v pravidelných Časových intervaloch a ich sumáciou pomocou digitálneho zariadenia.

Pokial ide o usporiadanie zobrazené na obr, 1 poznamenajme ešte, že ak je odčleněné prúd 3 látky poměrně malý v porovnáním s prúdom 2, móže byť změna teploty, prudu 2 špósobená tepe lno-vodi vým spojením. 1 velmi malá. V- takej situácii možno hovořit jednoducho o teplote prúdu 2,

Třeba však připomenut/ že požiadavka na tepelno-vodivé spojenie .1 v usporiadaní podlá.obr..1 ,súvisiaca s rovnostou, alebo blízkostou teplót v bodoch ._5 móže .byt. nahradená inou. -požiadavkou-.—lý-ka-sa—pr-í-padu—ke4—prúd--2—v-dĎsl-ed-kuH;-epeino--vodivého spojenia pozorovatelné změní svoju teplotu. Meranie spotřeby tepla sa dá totiž realizovat aj za podmienky, že tepe lno-vodivé spojenie 1 zabezpečí, že teplota prúdu 3 v bode ^—6^—bude rovná^—inej^—teplote, ako teplote v bode 5- bude rovná teplote prúdu _2 po tepelne j výměno spósobenej spojením Tepelno-vodivé spojenie zabezpečuje teda v druhom případe rovnost teploty prúdu 3 v bode 6 a teploty prúdu 2 v bode 9. Možnost praktickej realisácie oboch uvedených prípadcv vyplynie z navrhnutej konštrukcie tepelno-vodivého spojenia, čo buoe· opísané v Salšom. V případe, že zabezpečíme rovnost teplót v bodoch a 9 , alebo aspoň ich dostatečné malý rozdiel, móžeme při určovaní tepelného příkonu výmenníka 7 použiť taktieš úměru P -\j x , no konstanta úměrnosti je odlišná ako v případe,'kedy ide o*aspoň přibližná rovnost teplót .v bodoch. 6 .a 5. . Pre druhý případ teda platí P - K^z. x ,kde K^z je konstanta - parameter zariadenia pre druhů zostavu. Konstanty.· K a K' sa všeobecne líšia. V případe, že teploty v bodóch 5 a 9 sú len nepatrné rozdielne, takže rozdiel možno zanedbat, sú uvedené dve konstanty

Z

- o prakticky zhodné.

Meranie mošno realizovat aj spósobom, pri ktorom sa tepelno no- vodivé spojenie vytvoří medzi dvorná odčleněnými prúdmi, z ktorých prvý je odčleněný od prvého hlavného prúdu a druhý od druhého hlavného prúdu. Sítuáciu znázorňuje obr, 2. Tepelno-vodívé spojenie Ϊ je vytvořené medzi prúáom 3 odčleněným cd hlavného prúdu 4 vstupu júceho do výměnní ka 7_ a prúáom 10, odčleněným od hlavného prúdu _2. Tepelnovodivé spojenie. musí zaručit bua praktickú rovnost /dostatoč.nú blízkost/ teplot v bodoch jý a_6 , alebo v druhom případe rovnost teplót v bodoch 6 a 9. 7 oboch prípadoch je tok tepla,detekovaný meračom toku_fpriamoúmerný příkonu výmenníka. Iné sú len konstanty úmernosti pre oba případy. Přitom sa. předpokládá, Že prúd 3_ je priamoúmerný prúdu 4. Presnejšie povedaná hmotnostný prie tok prúdu 3 je priamoúmerný hmotnostnému prie toku prúdu _4, Podobné hmotnostný prietok prúdu 10 . je priamoúmerný hmotnostnému prie* Inku prúdu. _2. Přitom sa žiada, aby transport tepla vyvolaný stěnami trubic, ktorými prechádza tok _3_ bol zanedbatelný. Podobná požiadavka sa vztahuje na trubice, ktorými prechádza prúd 10 . Prúdy 3 a 10 nemajú přitom rcvnakú intenzitu.

Z hTadiska praktiekej realizácie je aspoň intenzita jedneho z nich malá v porovnaní s· intenzitou prúdu hlavného. V případe, že hmotnostný prietok prúdu 10 je značné, vačší, akohmotnostný prietok prúdu 3, sú teploty v bodoch j? a 9_ prakticky rovnaké, alebo as;poň velmi blízké a vlastná tepelná vodivost trubic,, ktorými prúd. 10 prechádza nemusí byt zanedbatelΛ ; · '‘i ^*· .'I ·.

né malá.

Třeba zdórazniť, že pri opísáných variantách meraniá spotreby tepla sa předpokládá, že su vylučené parazitně toky tepla do okolia. 7 praxi sa to dá zabezpečit dostatočnou tepelnou izoláciou. opísaného meracieho zariadenia.

Opísaný spósob merania podlá vynálezu sa,doslova vzaté, týká stacionárneho stavu v celej sústave. Meranie sa však dá uplatnit aj pri kvážistacionárnych podmienkach, t.j. za předpokladu pomalý⁰^ zmien stavu v systéme. To súvisí s tým, že relaxačná doba meracieho zariadenia je poměrně krátká. V meracom zariadení sa teplotný stav velmi rýchle prispósobuje teplotným stavom prúdiacej látky v jednotlivých vetvách. Tepelne-vodivé spojenie 1 , ktoré je realizované z kovového

-7-materiálu dostatočne rychle reaguje na meniace sa podmienky, ktoré sa v praktickéj prevádzake menia relativné pomaly.

Pře to spósob vyhovuje potřebám merania při prakticky všetkých prenosoch tepla prúdiacou látkou.

Vhodné tepelno-vodivé spojenie.,umožňujúce reálne využívá' nie sposobu, má podobu kovověj dobře vodívej dosky/0br.3 /. Jednotlivé prúdy látky 2 ,_3 , ktoré si vymieňajú teplo prechádzajú pozdíž došky 1. Každý z nich je v tepelnom kontakte s jedným okrajom došky po celej dížke došky 1^ . Doska je z jednej strany hladká, z druhej sú do nej urobené poměrně hlboké kanáliky 11 o neve.Tke j šírke. Kanáliky 11 sú na doske rozmiestnené ekvidištantne. Majú směr priečny. na pozdí žnu os došky. Kanáliky usmerňuju tepelný tok prechádzajúci doskou do priečneho směru, Čo umožní meranie tepelného toku. Priečny teplotný rozdiel na doske sa pozdíš došky mění od maximálněj po minimálnu hodnotu. Minimálna hodnota je teoretitky nulová, a v praxi zanedbatelná vzhTadom na teplotný rozdiel dvoch hlavných prúdov napojených na výmenník.

Tepelný tok Φ prechádzajúci doskou 1 /tepelno-vodivým spojením/ od jedného /teplejšieho/ prúdu látky k druhému_ sa dá merať termoelektrickou batériou 12 /Obr.4 /_t umiestnenou na bočnú hladitú stenu došky 1 po celej dížke došky. Spoje jednotlivých termočlánkov batéríe 12 sú umiestnené e kvi dištantne _n a_dy_o_ch_nav-zájom-r-o-vnobe-žných—pr-i-amk-ach--v blízkosti jednotlivých prúdov 2,3 . Doska 1 však musí byť taká, aby zabezpečovala pre celý rozsah meraných príkonov dodávaných tepelnému výmenníku 7 - praktické vyrovnanie teplot prúdov v bodoch 5 a 6 . To sa dá -pri danej hrúbke došky - zabezpečit dostatečnou dížkou došky.

Ak sú uvedené podmienky splněné, je termoelektrické napatie medzi vývodmi termelektríckej batérie 12 priamoúmerné tepelnému toku prechádzajúcemu priečne doskou a teda aj meranému příkonu výměnníka.

Teplotně rozdiely medzi susednými protiTahlými spojmi termobatérie 12 sa pozdíž došky menia,’ no teplotný rozdiel na danom mieste je vždy priamoúmerný priečnemu toku tepla v príslušnom priečnom páse došky. Výsledný tepelný tok je sumou jednotlivých tepelných tokov v róznvch pásoch. Podobné je to aj s napatím na vývodoch termobatérie 12. Je rovné

- 8 z ktorých batéria sune napatí jednotlivých termočlánkcv, pozostáva.

2,3 látky prschádzojúce deskovým te oolno-vodivým spojením oo-dla obr. 4 su protisměrné- opačné orientované. Teplota vy 3 tu pu júceho prúdu 3 v bode _6 sa vyrovnává teplote prúdu 2 v bode 5 a teda teplota prúdu 2 před jeho tepelným. kontaktom s doskou i , Meranie spotřeby tepla móže prebiehnf aj tak, že zmeníme směr prúdu _? ⁿ-a opačný - na s;ner 2'. Za uvedených podmienok teplota v bodej? reprezentuje teplotu prúdu 2' po tepelnom kontakte s doskou _1. Výmenník zabezpečuje rovnost teplot v bodoch _5_ a 6., čo představuje novu situáciu( pokial’ prud 2/, resp._2 pozorovatelné změní svoju teplotu po kontakte s doskou _lj.

Tok tepla priečne cez došku je však v oboch príoadoch priamoúmerný příkonu'výměnníks. Odlišná je len konstanta úměrnosti. Meranie sa teda dá vykonat v oboch príoadoch.; Každý případ však vyžaduje samostatné ciachovanie.

Meranie toku tepla doškovým tepelno-vodivým spojením 1_ /Obr.5/ sa dá realizovat aj pomocou teplotně závislých odporov. Vhodný je spósob podlá obr.5, pri ktorom majú odpory 13 tvar pásikov umiestnených na hladkej stene došky J., ktorá je z opačnej strany vrúbkovaná /má ksnáliky /.

Fásiky sú navzájom rovnoběžné a ich směr je súhlasný s pozdížnou osou došky. Pri meraní sa zapájajú do mostíka. Mostík sa vyváži při nulovom tepelnom toku cez došku. Pri - · - - .- ·♦ zmene tepelného stavu v doske sa mostík rozladí a riapatiě na jeho výstupe je priamoúmerné tepelnému toku prechádzajúcemu doskou. Meraný příkon bude teda priamoúmerný výstupnému napatiu mostíka. Ak ide o striedavý signál, dá sa 1’ahko pretransformovat do podoby, v ktorej móže jeho integráciu vykonávat běžný elektroměr. Tento sign/ál sa vedie na prúdový vstup ,/yvorky/ elektromera. Na napatové svorky elektromera je přitom- připojené konstantně standardně napatie 220 V. Meranie sa dá realizovat aj v případe, že prúd látky změníme na opačný _2_', pri nezmenenom smere prúdu ^3. Tepelno-vodivé spojenie 1 zabezpečuje praktická rovnost teplot v bodoch 5 a ó , Od teplotně závislých odporov 13 sa vyžaduje, aby ich teplotná charakteristika v oblastní pracovných teplot na doske 1 bola lineárna.

Výhody spósobu

1. Spósob nevyžaduje využívániε žiadnych pohyblivých mechanických zurindení, ako su rotačně prietokcmery, pre-ínacle elektromechanické prvky, pohyblivé kuželky oo snímaní. m ich polohy a ood. Uvedené orvky bývájá nákladné a poruchové .

2. Spósob je založený na meraní iba jedinej fyzikálněj veličiny, s čím sáviší celý rad výhod spojených 3 meranním i vyhodnocováním. Velmi závažnou je aj skutečnost, že vztah medzi zisfováným tepelným príkonom výmenníka 3 priamo meranou veličinou pri spósobe,je vztahem velmi jsdnoduchýmjc- to vztah priamej úměry. ?o prináša rad áalšíchi předností. Tak napr.: Spotřebu tepla za určitá dobu je určená časovým integrálom příkonu výmenníka, čo - v případe jedinej priamomeranej veličiny priamoámernej příkonu- vedie na integráciu priamomeranej veličiny. Časová integráciu takejto veličiny - ak výstup má elektrická podobu - móže realizovat aj jednoduchá elektrolytická sástava, alebo běžný elektroměr. Výho—·. da jedinej meranej veličiny,prismoámernej příkonu,je výrazná aj pri digitálnom spósobe vyhodnocovania, lebo digitálně zariadenie móže byt jednoduchšie a tým aj spoTahlivej&ie.

^“Sp^SO-b-vyž^duýe^pozríát-Ieň^-jedlnu”konštantu /parameter / meracieho zariadenia a nie např. pat , ako v případe spósobu podl’a československého patentného spisu 215 512 .

4. Spósob je vhodný na meranie spotřeby tepla v stacionárnych i kvázistacionárnych podmienkach. Kečže relaxačná konštanta meracieho zariadenia je poměrně velmi maláfdesiatky sekund?, spósob je vhodný na meranie spotřeby tepla prakticky pri všetkých prípadoch přenosu tepla teplonosnou látkou, s ktorými sa v technickéj praxi střetáváme. Hodí sa nielen na meranie spotřeby v teplárnách,, výmenníkových staniciach, ale aj v bytoch.

5. Spósob je výhodný aj z hTadiska možnosti zloženia priamo nameraných výstupných signálov pri viacerých spotrebičoch tepla a vyhodnotenia celkovej spotřeby na základe jediného výstupného výsledného signálu. Je to možné len včaka jedinej výstupnej veličině priamoámernej příkonu. Při meraní celkovej spotřeby viacerých spotrebičov vystačí jediný integrátor signálu.

- 105. Pri centrálnom sledovaní(a připadne riadení^ spotřeby tepla nadialku je pri sposobe podlá vynálezu přenos informaci! jednoduchší, lebo prenášané údaje sa týkajú menšieho počtu priamo meraných veličin. Vzhladom na priamu úměrnost medzi príkonom a signálom je jednoduchšie aj počítačové' Či iné spracovanie nameraných hodnot.

7. Sposob merania je založený na fyzikálně zdčvodnených súvislostiach, čo umožňuje poměrně přesné meranie spotřebovaného tepla, a' je v kontraste' sos.posobmi, ktoré spotřebu tepla odvodzujú ,z teplot v miestnosti, vcnkajších teplčtupod.

11Pozn^ky_k_práynym_nárokom lo Vynález využívá tepelno-vodivé spojenie medzi dvorná prúdmi teplcnosnej látky, avšak odlišným spósobom, ako spósob podlá patentného spisu číslo 215 512 /CS£H/<, Citovaný patent předpokládá meranie teplót na prívodnom a odvod nom prúde látky a na tepelne-vodivom spojení® V zmysle to nášho vynálezu sa vóbec nemeria teplota a už vóbec nie na prívodnom a odvodnom prúde látky® Meria sa celkom iná veličina- tepelný tok cez tepelno-vodivé spojenie , alebo veličina jemu úměrná,, Meraná veličina je tu teda len jedi ná a k tomu ešte nie teplota®''. případe citovaného patentu sa merajů najmenej tri teploty, zrejme včťtane dvoch na přívode a odvode®

2o Na tepelno-vodivé spojenie je v případe nášho spósobu kladená tvrdá požiadavka- aby prakticky vyrovnávalo teploty dvoch prúdov látky® Nič také aa v patente 215 512 neobjavuje® Naša metoda je použitelná len za týchto podmienok®

To je významná požiadavka, ktorá je nová a nedá da obíst®

V praxi sa ťažko ďá realizovat bez vhodného tepelno-vodivého spojenia , ktorého návrh je súčastou nášho vynálezu ®

Námi navrhnutý merač^-tepelného toku cez tepelno-vodivé spojenie umožňuje merat tepelný .tok s dostatečnou pregnosťou v širokom teplotnom intervale príkonov® Nie je to merač, ktorý by svojou snímacou plochou přetínal tepelný tok, ktorý sa ním sleduje® «ás merač -či už termobatériový, alebo odporový je situovaný paralelné k tepelno-vodivému spojeniu® Novu myšlienku reprezentuje aj použitie kanálikov v doskovom tepelno-vodivom spojení, bez ktorých by meranie tepelného toku doštiíkou za uvedených podmienok nebolo mož né® 3 tým súvisí patentný nárok na spósob i zariadenie«

4® Rozdielnosť spósobu nášho a spósobu podlá patentného spisu 215 512 vidist aj z toho, že z nameranej hodnoty te pelného toku cez tepelno-vodivé spojenie v zmysle nášho spósobu neumožňuje určit spotřebu tepla podlá spósobu podlá patentného spisu č® 215 512® Pri spósobe podlá spisu čo 215 512 nie je možné určif spotřebu tepla na zákla de jedi_nej meranej veličiny,,

5«, Vynález umožňuje merať spotřebu tepla velmi výhodným spósobom- například s využitím jednoduchého elektrolytické^

-12“ integrátora, čo pri spósob® podlá spisu 21> 512 nie ja možné® Naviac teoretické spracovaní® je v případe podlá uvedeného spisu zložits® ?ri našoza 3pd30be js to jednoduchá prisma úměra.

Zostava s elektrolytickým integrátorom - ktorá js sáčasf-ou r.ášho vynálezu Z v spojení so 3pÓsobom aerania tepelného toku a používaného tepelno-vodivého spojenia/ je preto predm&tom samostatného patentného nároku /sposob i zariadenie/®

Při ta kom spdsobe nie je potřebný zdroj napatia, ktorým by sa zariadenie napajalo/ Ani batéria , ani sist/® Merač može potom pracovat aj v odlahlých miestach., bez nutnosti sledovat napájacie batárie /« Zariadenie je dostupné, nie nákladné®

6® Jediný výstup priamoúmerný příkonu výmenníka umožňuje aj případné využitie elektroměru k Časovej iategrácii výstupného signálu® Integrátor mdže byt spoločný pře viac sledovaných spotrebičov® Stačí zložit ich výstupné signály, s ktorých každý je úměrný spotřeba tepla na danom spotřebiči® Zostava je výhodná.

«?>

7® Pri centrálnom sledovaní spotřeby tepla 3a zjednodušuje přenos Údajov od spotrebičov k centrále® řrenáša sa jedi-ný údaj za celý byt® Pri spÓsobe. podlá patentu č. 215 512 by 3a 2 každého spotrebiča museli prenášat najmenej tri údaje ® Při viacerých spotrebičoch by ich bolo 3 krát počet spotrebičov® Náš vynález zjednodušuje nielen nároky na přenosové spo-jenie, ale aj nároky na ústřednu, resp® umožňuje,aby jedna ústředna obsluhovala vačší počet spotrebitelov®

Poznámka : 3ežné tepelno-vodivé spojenie- napr® tyč,by ,síce pri dostatočnej hrábke mohlo zabezpečit praktické vyrovnanie tepldl dvoch přúdóv látky , tak,ako tc^;vyžaduje nás spčsob, no vznikli by velké potiaže 3 meraním tepelného toku spojením, řozdlž tyče by bol teplotný rozdiel velmi malý a merat tok tepla za týchto okolností by bolo tažké a nepřesné® Při doskovom tepelno-vodivom spojení je malý . teplotný rozdiel /teoreticky nulový/ len na jednom konci došky, zatial' čo inde je vačší, najvačší na začiatku došky# Tenacnapatie je potom vacšieo Meranie. toku je presnejšie® Tepelno-vodivé spojenie nie je také masivně , ako by muselo byt pri klasickom tepelno-vodivom spojení® Doškové tepelno-vodivé spojenie móže mat aj formu pásoviny, připadne stočenej do obláká a ináč® část došky při konci,kde sů teplotně rozdiely už malé, m5že byť hrubáia«Na nej je však ůmerne zvýšená hustota termočlánkov®

Prehl’ad obrázkcv na výkresoch

Obr. 1 Meranie spotřeb?/ tepla odevzdaného prúdiacou teplonosnou látkou vo výměnníku

- tepelno-vodivé spojenie

- hlavný prúd teplonosnej laiky

- odčleněný prúdteolcnosnej látky

- hlavný orúdteolonosnej látky

- bod /poloha/

- bod /poloha/

- výmeňník tepla

- merač tepelného toku cez tepelno-vodivé spojenie

- bod /poloha /

Obr. 2 Meranie spotřeby tepla odovzdaného prúdiacou teplonosnou látkou vo výměnníku

1-9 ako v případe, obr. 1

- prúd látky odvětvený od hlavného prúdu :2 Obr.3, DoŠtiČkové tepelno-vodivé spojeni© medzi dvomi prúdmi látky

- dobré vodivá /tepelne/ doŠtička s priečnymi -kaná-14-km-i—1-1-2.3.5.6 - ako v případe obr. 1

2'- opačný prúí/teplonosne j látky k prúdu 2

- priečne kanáliky vyhíbené do doštičky z^-/íjěj^-;jědňěj s trany

Obr.4 Doštičkové tepelno-vodivé spojenie opatřené termobatériovým meračom tepelného toku

- doštička s kanálikmi

2,resp 2', 3 prúdy teolonosnej látky

5.6 - body /polohy/

- termoelektrická batéria, resp. jej vývody Obr.5 DoŠtičkové tepelno-vodivé spojenie opatřené odporovým meračom tepelného toku

1,2 resp.2* 3,5,6 - ako v případe obr.4

- dva teplotně závislé odpory tvaru pásikov Obr.6 Příklad merania spotřeby tepla

7- tepelný výmenník spotřeba ktorého sa meria 12 - vývody termoelektrickéj batérie14 - ortuťové elektrody elektrolytickéj jednotky

- 14 Cbr. 7

Obr.8

- elektrolyt

Příklad merania spotřeby tepla

- tepelný výmenník ,ktorého sootreby sa meria

- analogovo-Číslicový převodník so zosilňcvačom

- digitálně sústava pravidelné odčítavajúca údaje a vykonávajúca ich sumáciu Příklad merania spotřeby tepla

- tepelný výmenník, ktorého spotřeba 3:4 meria

2,4 - prúdy teolonosnej látky 13 - dva teplotně závislé odpory

- zosilňovač

- elektroměr, na napaťové svorky ktorého je připojené standardně sieťové napatie a na prúdové svorky údaj o tepelnom příkone, výmenníka

P - predradený odpor

Príprevedenia vynálezu

Příklad 1

Celkev® usptriadaaie spdsobu využitia a prevedenia vyaálezu znázorňuje «br« č_c Od alavaéh· prááu 4_teplen®snej látky privádzanej do výmennýka _7 je ze pomoci. tenšej trubky odčle· __ _ f . Λ. t . . f C -i -R * . » % . t * * f ·, .

elektrická batéria , rovnakým spSsobos ako na obr_e 4. Vývody tentobaterie 12 sú připojené k ortutovým elektrodám 14 elektrolytickéj sustavy s elektrolytom 15 obsahujácia sol’ ortute, napr« dusičnan ortutnatý*

Ak výměnníku 7 dodáváme teplo, v doštičke sa vytvoří teplotně pole s nehomogénnou hustotou tepelného toku* Na vývodech termobatérie sa ob.javuje napatie, čo do velkosti priamoúměrné tepelnému toku ce2- tepelno-vodivé spojenie- cez doštičku_l .Elektrolytom začne prechádzat prúd úměrný napatiu a teda tepelnému toku. V dSsledku elektrolytických javov . , ortuť prechádza od jednej elektrody k druhej « Elektrolytická sústava má taký_tv.ar-_f—že_umožňuje—vi-zuá-l-ne—s-l-edav-a-t—mno-ž--stvo ortute, ktoré v dSsledku přechodu prúdu sústavou.přejde z jednej elektrody na druhu* Toto množstvo je priamoúmernú teplu spotřebovanému výmenníkom. množstvo prenesenej ortute —sa-zi^tí—odlítáním^-dřžky^brtutóveho sťípca v priehTadnej trubičke, resp. kapiláře* Potřebné množstvo ortute je malé* Predradný odpor umožňuje nastavit citlivost zariadenia, resp* rozsah. SÚstava s elektrolytem, ortuťou, připadne vsduchom može byt popř* zatavená.

Elektrolytická sústava vykonává automatická dlhodobú časovu integráciu výstupu termobatérie v reálnom čase a teda aj integráciu příkonu výmenníka. konstanta úměrnosti sa zistí ciachovaním. Jej velkost sa dá nastavit volbou predradného odporu y trxjar/.

Q = K, . Δί

Pre spotřebované teplo Q platí

priamo spotřebované teplo. Pře zvýšenie přesnosti možno množ-

ortufou. řrcces m3že pokračovat v opacnom smere₀

2-ríklad 2

Celková sestava, znázorněná na obr* 7 js v mnohom podobná ako v případe obr. 6. xtozdiel je vlastně len v integráto-

analúgovo-Číslicový převodník so zosilnovačom 16 a z jeho výstupu na vstup digitálneho zariadenia 17« Toto vykonává integráciu numerickým spósobom tak₈ že odčítava hodnotu, signálu v pravidelných časových intervaloch a získané hodnoty sumuje. Získaný údaj je priamoúmemý spotřebovanému teplu. Konštanta sa určí ciachovaním. Výstupný číselný údaj m3Že udávat priamo spotřebované teplo.

Příklad 3

Celková zostava je v tomto případe znázorněná na obr. 8. Meria sa příkon dodávaný prúdmi £a£ výměnní ku j\, Využívá sa taktiež doštičkové tepelno-vodivé spojenie 1 přičom merač tepelného toku je rovnakého typu, ako v případe obr.5« Teplotně závislé odpory 13 snímača sá zapojené do mostíka s dvomi vonkajšími odpormi B . 'Hostík-'je napájaný·· zdrojom konštantného- s;triedaného .napatia.. Hostík sa vyváži pri nulovom tepelnom toku doštičkou. -Při prádení teplonosnej látky a přenose tepla sa rovnováha mostíka poruší. Výstupný signál nevyváženého mostíka je priamoúmemý příkonu výmenníka.

Výstupný signál z mostíka je připadne cez ochranný predradný odpor li⁴ připojený na zosilňovaČ 16 a jeho výstup na vstup /napaťový/ elektroměru 19 . Ifepatový vstup elektroměru je připojený na Standardně sie.tové napatie /220 V/.

Údaj elektroměru 19 je- priamoúmemý spotřebovanému teplu nakolko vykonává časová integráciu signálu.

Zariadenie vyžaduje-aby teplotně závislé odpory malí v oblasti pracovných teplót na doštičke_zlineárně charakteristiky /teplotně/.

17Priemvselná využitelnost — — — — /L — —

Sposob podTa vynálezu sa uplatní jednak pri meraní spotřeby tepla prenášaného teplonosnou látkou v priemyselných technologických s energetických zariadeniach, ale predovšetkým pri meraní tepla spotřebovaného při vykuřovaní /topení/. Jedná sa o vykurovanie stavebných objektov ako celkov, ich častí, jednotlivých bvtov a teda aj o meranie individuálněj spotřeby jednotlivých vlastníkov. Týká sa to aj rodinných domov, napojených ne centrálny zdroj tepla..

Z oblasti poTnohospodárstva je aktuálně, meranie spotřeby tepla vo vykuřovaných skleníkoch, sušiarňach, vykuřovaných objektoch živočišnéj výroby. Z inej oblasti je meranie spotřeby tepla vykurovynými bazénmi.

Pri špeeiálnom technickou! vyhotovení je zariadenie podTa vynálezu vhodné aj na meranie spotřeby teplej užitkové j vody, nakoTko hlavnú položku pri jej zabezpečovaní představuje teplo.

Sposob podTa vynález je vhodný aj na meranie tepla vyprodukovaného solárnymi zariadeniami,.__

Efferače spotřeby; tepla sú v súčasnosti velmi požadované predovšetkým v súvislosti s cenami energie. VzhTadom na relatívnu jednoduchost zariadenia podTa vynálezu, naskýtá sa-možno-s-t-š-i-rok-e-j—pri-emyse-Tne'j^_výrbby meračov pre tuzemsko i pre export.

Spdsob sa dá využit nielen v prípadoch stabilného nasadenia meracieho zariadenia, ale aj v prípadoch přenosného zariadenia, ktoré sa na tepelný rozvod namontuje len počas samotného merania.

Claims (13)

1. NÁROKY

   Γ ό' ’>£ , I _ _ ι ι ο < ο; X- ;

   &>

   >1 ><

   * >,> ί

   Π Ρ-! ;

   < ζ ~ ί >< m ί

   Ν ί - ϊ

   1. Sposob zisťovania soctrebv tmi a OdOVzéan^hn^iaplQJipsnou látkou vo výmenníku , pričom sa meria. len tepelný tok, alebo veličina priamoúmerná tepelnému toku, prechádzajúci tepelne-vodivým spojením . medzi prvým prúdom teplonosnej látky a prúdom odčleněným z druhého hlavného prúdu , teolonosnej látky, vyznačený tým, že tepelno-vodivé spojenie (1) je také, že teplota odčleněného prúdu (3) z druhého hlavného prúdu (4) je po tepslnej výměně spósobene tepelno-vodivým spojením (l) velmi blízka bud teplote prvého prúdu (2) před tepelnou výměnou spósobenou tepelno-vodivým spojením (l) , alebo teplote prvého prúdu (2) po tapelnej výměně spósobenej tepelno-vodivým spojením (1) , pričom hmotnostný prietok odčleněného prúdu (3) je podstatné menší, ako hmotnostný prietok prúdu' (4), 2 ktorého je odčleněný a pričom trubice, ktorými je odčleněný prud (3) vedený, svojou vlas tnou tepelnou vodivosťou len zanedbatelné ovplyvňujú tepelný stav v sú,stave s zo zmeraných hodnót a vlast ností usporiadania sa vypočítá množstvo spotřebovaného tepla
2. 2. SpSsob podlá bodu -1, vyznačený tým, že prvý prúd (2} je totožný s. prvým hlavným prúdom taplonosnej látky prechádzajúcej výměnní kom (?) .
3. 3. Spósob podlá bodu 1, vyznačený tým, že prvý prúd (2) je prúdom odvětveným z prvého hlavného prúdu teplonosnéj látky prechádzajúóej'výměnníkom. ' .....~.....

   *
4. 4 < Spósob podlá bodov 1 až 3., vyznačený . tým,. že te.pelno-vodívé spojenie (l) je tvořené dobře tepelne-vodivou doskou, ktorá je z jednej strany hladká a z druhej opatřená priečnými kanál-ikmi (li) , pričom každý z prúdov[2_z3? teplonosnej látky má tepelný kontakt s jedným z okrajov došky po celej dížke došky (l).
5. 5. Spósob podlá bodu 1 až 4, vyznačený tým, že na hladkej stene došky je umiestnené termoelektrická batária , slúžiaca na meranie tepelného toku, ktorej párne termočlánkové spoje sú umiestnené ekvidistantne na prismke rovnoběžně j s pozdížnou osou došky(1) , bližáie k teplejšiemu prúdu látky, nepárne ekvidistantne na druhej prismke rovnoběžně j s pozdížnou osou došky (l), pričom napatie na výstupe termobatérie je priamoúmerné tepelnému toku prschádzajúcemu

   - 19 priečno doskou (l) a tým aj tepelnému příkonu výměníku (7)
6. 6. Spósob podlá boču 1 až 4, vyznačený tým, že tepelný tck cez došku (l)_|?redstavujúcu ipelnc-vodivé spoísnie , sí tvaru mcric pomocou uvoch be žne ^r-bližšie k teclejčiemu

   - tepl zavrai.ych odpor ον ζΐΐ) pásikov, ktoré sú umiestnené navzájom rovnoběžně a rovnocczčíšncu osou došky (lbo celej dížke došky, jeden látky, druhý bližšie ku chladne jí lemu prúdu látky, pričom neárncu teclotnou charakteristikou v dansj oblast su zapojené do mostíka a pričom napatie na výstupe mostíka je priamoúmerné tepelnému toku prechádzajúcemu tepelne-vodivým spojením(ij a tým aj tepelnému příkonu výmenníka ¢/) ♦
7. 7. Spósob podlá bodov 1, 2 resp„3, 4,5 , vyznačený tým, še vývody termoelektrickoj batérie (12) sú cez odpor připojené na ortuťové elektrody (14) elektrolytickéj sústavy, ktorej elektrolytem je dusičnan ortuínatý, alebo iná sol’ ortute, pričom v dósledku přechodu prúdu dochádza k transportu ortute z jednej elektrody na druhu, pričom hmotnost přenesemej ortute, ktorú mošno zistiť odčítáním dížky ortutového stípca₍je priamoúmerná tepelnému toku cez došku a tým aj příkonu výmenníka (.7) .
8. 8T^-Spóšob podlá bodov 1, 2 resp 3, 4, 6, vyznačený tým, še vývody mostíka, do ktorého sú zapojené teplotně závislé odpory (l3)a ktorý je napájaný jednosměrným zdrojom stálého __napatia, sú cez odpor R připojené na ortutové slektródy_e-___ lektrolytíckej' sústavy, ktorej elektrolytom je sol’ ortute, pričom v dósledku přechodu prúdu dochádza k transportu ortute z jednej elektrody na druhů a pričom hmotnost prenesenej ortute je priamoúmerná tepelnému toku doskou(l)a tým aj příkonu tepelného výmenníka (l), pričom množstvo prenesenej ortute sa dá zistiť odčítáním dížky ortutového stípea .
9. 9. Spósob podlá bodov 1, 2 resp. 3, 4 , 5, vyznačený tým, še^vývody (l2) termoelektrickéj batérie sú připojené na vstup digitálneho zariadenia s analogovo-číslicovým prevodníkom a zosilňovačom, ktoré v pravidelných časových intervalech odčítava údaje termobatérie a vykonává sumáciu týchto údajo, pričom výsledný údaj zistený sumáciou za určitý časový interval je priamoúmerný, resp. rovný spotřebovanému teplu.

   pričom prírastok hodnoty registrovanéj elektřomerom (1°) za určité obdobíe je prismoúmerný, resp, rovný teplu spotřebovanému výmenníkom fy.
10. 11, Zariadenie k prevádzaniu spósobu podlá niektorého z bodov 1 až 10, vyznačené tým, že tepelno-vodivé spojenie je tvořené kovovou dobré vodivou doskou, ktorá je z jednej strany hladká, z druhej' strany opatřená priečnymi kanálikmi (li), pričom tepelný kontakt jednotlivých prúdov látky s doskou (l) je realizovaný po krajoch došky pozdíš jej cele j dížky.
11. 12. Zariadenie k prevádzaniu spósobu podlá bodu 1,

    2 resp.3, 4,5, vyznačené tým , že na hladkej stene došky predstavujúcej tepelno-vodivé s.pojenie, je umiestnéná termoelektrická batéria (12), slúšiaca na meranie tepelného toku doskou (l), pričom párne spoje jednotlivých termočlánkov sú umiestnené ekvidištantne na priamke rovnoběžněj s pozdížnou osou došky bližšie k teplejšiemu prúdu látky a nepárne ekvidištantne na druhej priamke rovnobežnej s pozdížnou osou došky(l)bližšie ku chladnejšiemu prúdu látky, pričom napatie na výstupe termobatérie je priamoúmerné příkonu výmenníka (7)«
12. 13. Zariadenie k prevádzaniu spósobu podlá bodov 1,2 resp 3, 4, 6, 8, 10, vyznačen?· tým, že-na hladkéj stene došky(l)po celej jej díške sú umiestnené dva teplotně závislé odpory tvaru pásikov, ktoré sú rovnoběžné s pozdížnou osou došky(l/, pričom jeden z nich je umiestnený bližšie k teplejŠ&emu prúdu látky, druhý bližšie ku chladnejšiemu prúdu látky, pričom teplotně závislé odpory sú zapojené do . mostíka a ich teplotně charakteristiky v oblasti pracovných teplót sú lineárně, pričom výstupné napatie na mostíku je priamoúmerné priečnemu tepelnému toku cez doskufl) a tým priamoúmerné aj příkonu výměnní ka(7j .
13. 14, Zariadenie k prevádzaniu spósobu podlá bodov 1, 2 resp.3, 4,5, 7 , vyznačen*?’ tým, že vývody termoelektrickej batérie (l2jsú cez odpor připojené na ortuťové elektrody elektrolytickéj sustavy s vhodným elektrolytom obsahujúcim dusičnan crtuťnaty, alebo inu. sol’ ortute, pričom v dósledku přechodu prúdu dochádza k transportu ortute z jednej elektrody na druhu, pričom hmotnost prenesenej ortute, ktorú uiuzno zistiť odčítáním dížky ortutového stípca,je prismoúmerná tepelnému toku cez došku '1] nredstavujúcu tepelncvodive spojenie a tým prismoutnsmá aj oríkonu výmenníka(7j *