CZ35518U1

CZ35518U1 - Equipment for measuring evaporation from a free water surface

Info

Publication number: CZ35518U1
Application number: CZ202139058U
Authority: CZ
Inventors: Roman KoĹľĂn; Roman Ing. Kožín; Adam Beran; Beran Adam Ing., Ph.D.
Original assignee: Výzkumný Ústav Vodohospodářský T. G. Masaryka, V.V.I.
Priority date: 2021-08-03
Filing date: 2021-08-03
Publication date: 2021-11-09

Description

Zařízení pro měření výparu z volné vodní hladinyEquipment for measuring evaporation from the free water surface

Oblast technikyField of technology

Technické řešení se týká stacionárního zařízení pro měření výparu z volné vodní hladiny. Základním principem je automatické měření výšky vodního sloupce ve výparoměmé nádobě v kombinaci s automatickým dopouštěním vody, které udržuje hladinu vody v určitém rozmezí.The technical solution relates to a stationary device for measuring evaporation from the free water surface. The basic principle is the automatic measurement of the height of the water column in the vapor exchange vessel in combination with the automatic water make-up, which keeps the water level within a certain range.

Dosavadní stav technikyState of the art

Výpar je jednou ze základních veličin hydrologické bilance. Většinou je vyjádřen odpařenou výškou vodního sloupce v milimetrech za jednotku času. Odpař vody z hladiny negativně ovlivňuje bilanci ekosystému, zejména v obdobích sucha, kdy jsou vysoké teploty a minimum srážek. Hodnotu výparu je důležité znát zejména při provozování vodních děl, ať již se jedná o nádrže vodárenské, či nádrže pro průmysl a energetiku. Své opodstatnění najde měření výparu i u rybníků a rybničních soustav. Rybníky jsou většinou mělké a dochází tak k většímu prohřátí vody a tím i vyššímu výparu z hladiny v porovnání s hlubokou údolní nádrží.Evaporation is one of the basic variables of the hydrological balance. It is usually expressed by the evaporated height of the water column in millimeters per unit time. Water evaporation from the surface negatively affects the balance of the ecosystem, especially during periods of drought, when temperatures are high and precipitation is low. It is important to know the value of evaporation especially when operating water works, whether they are water tanks or tanks for industry and energy. The measurement of evaporation in ponds and pond systems also finds its justification. The ponds are mostly shallow, which leads to greater warming of the water and thus higher evaporation from the surface compared to a deep valley reservoir.

Výpar se měří výparoměry, což jsou nádoby zpravidla kruhového průřezu. Metoda je založená na měření výšky hladiny vody v nádobě v určitých časových intervalech. Úroveň hladiny se nejčastěji stanoví pomocí tlakové sondy, případně může být odečtena vizuálně. Následně je z naměřených dat vyhodnocen úbytek v mm, který odpovídá výparu z volné vodní hladiny.Evaporation is measured by vapor meters, which are vessels of generally circular cross-section. The method is based on measuring the water level in the container at certain time intervals. The level is most often determined using a pressure probe or can be read visually. Subsequently, the decrease in mm is evaluated from the measured data, which corresponds to the evaporation from the free water surface.

V současné době se používají zejména 2 typy běžných výparoměmých zařízení, jako Class-A-pan nebo EWM, které je modifikací výparoměru GGI3000. Tato zařízení neudávají vypař, ale tzv. výpamost, která bývá zpravidla vyšší než skutečný výpar. Nedostatkem zařízení EWM je menší výpamá plocha, pouze 0,3 m². Funkčnost výparoměru Class-A-Pan pak negativně ovlivňuje skutečnost, že není zakopán v zemi a má malou hloubku vody, takže dochází k přehřívání vody. Vhledem k těmto nedostatkům dochází k nižší přesnosti měření výparu z volné vodní hladiny.Currently, 2 types of common vapor exchange devices are used, such as Class-A-pan or EWM, which is a modification of the GGI3000 vapor meter. These devices do not give up vapor, but the so-called vaporicity, which is usually higher than the actual vapor. The disadvantage of EWM equipment is the smaller area, only 0.3 m ² . The functionality of the Class-A-Pan evaporator is then negatively affected by the fact that it is not buried in the ground and has a small water depth, so the water overheats. Due to these shortcomings, there is a lower accuracy of measuring evaporation from the free water surface.

Ze spisu CN 211626631 U je znám výparoměr tvořený výpamou nádobou opatřenou dvěma hladinovými senzory, která je otvorem propojena s přilehlou svislou měřicí trubicí. Hladinový plovák v měřicí trubici posouvá jezdec po svislém posuvném reostatu propojeném s ampérmetrem, jehož data vyhodnocuje mikrocomputer s připojeným displejem.CN 211626631 U discloses an evaporator consisting of a discharge vessel provided with two level sensors, which is connected by an opening to an adjacent vertical measuring tube. The level float in the measuring tube is moved by the slider along a vertical sliding rheostat connected to an ammeter, the data of which are evaluated by a microcomputer with a connected display.

Technické řešení si klade za úkol navrhnout zařízení s vhodnými parametry, které bude zároveň levné, kompaktní a s minimálními náklady na montáž, provoz a údržbu.The technical solution aims to design equipment with suitable parameters that will be cheap, compact and with minimal costs for installation, operation and maintenance.

Podstata technického řešeníThe essence of the technical solution

Uvedený úkol splňuje zařízení pro měření výparu z volné vodní hladiny tvořené výparoměmou nádobou s regulací hladiny a s měřením výšky vodního sloupce. Podstata zařízení spočívá v tom, že výparoměmá nádoba uložená v půdě je opatřena tenzometrickým hladinoměrem instalovaným ve dně a připojeným k dataloggeru opatřenému zařízením ke komunikaci se vzdáleným serverem prostřednictvím sítě GSM, přičemž součástí zařízení pro měření výparu je vodojem propojený s výparoměmou nádobou přečerpávacím potrubím opatřeným dvěma čerpadly ovládanými plovákovým regulátorem hladiny prostřednictvím řídicí jednotky.This task is fulfilled by a device for measuring evaporation from a free water surface consisting of a vapor exchange vessel with level control and with measuring the height of the water column. The essence of the device is that the vapor storage vessel stored in the soil is equipped with a strain gauge installed in the bottom and connected to a data logger equipped with a device for communication with a remote server via GSM, the vapor measuring device pumps controlled by a float level controller via a control unit.

Autonomní status nabývá zařízení pro měření výparu doplněním solárního panelu s baterií, na níž jsou připojeny datalogger, řídicí jednotka a čerpadla.The device for measuring evaporation acquires autonomous status by supplementing the solar panel with a battery to which the datalogger, control unit and pumps are connected.

- 1 CZ 35518 UI- 1 CZ 35518 UI

Objasnění výkresuExplanation of the drawing

Technické řešení bude dále objasněno pomocí výkresu, na němž je schematicky znázorněno výhodné provedení zařízení pro měření výparu z volné vodní hladiny, a to na obr. 1 ve svislém řezu A-A‘ podle obr. 2 a na obr. 2 v půdorysu. Jako A je označena hloubka výparoměmé nádoby, jako B výška jejího okraje nad terénem a D je její průměr.The technical solution will be further elucidated by means of a drawing, in which a preferred embodiment of a device for measuring evaporation from a free water surface is schematically shown, in Fig. 1 in a vertical section A-A ‘according to Fig. 2 and in Fig. 2 in a plan view. The depth of the evaporative vessel is indicated as A, the height of its edge above the ground and B the diameter.

Příklady uskutečnění technického řešeníExamples of technical solutions

Zařízení pro měření výparu je tvořeno válcovitou výparoměmou nádobou 1 z nerezového plechu a vodojemem 2 sloužícím k udržování hladiny ve výparoměmé nádobě L Výparoměmá nádoba 1 je uložena v půdě s pískovým obsypem 3. S vodojemem 2 je propojena přečerpávacím potrubím 4, ve kterém jsou zapojena dvě malá ponorná čerpadla 5 ovládaná plovákovým regulátorem 6 hladiny instalovaným ve výparoměmé nádobě 1. Regulátor 6 hladiny s čerpadly 5 udržují úroveň hladiny ve výparoměmé nádobě 1 v rozmezí +10 mm. Soustavu regulátom 6 a čerpadel 5 ovládá jednoduchá řídicí jednotka 7. Když se úroveň hladiny ve výparoměmé nádobě 1 ocitne mimo definované rozmezí, plovák regulátom 6 sepne příslušné čerpadlo 5 a voda je dočerpána, resp. odčerpána z vodojemu 2, který má objem 60 1 a je umístěn vedle výparoměmé nádoby L Výška vodního sloupce (hladiny) ve výparoměmé nádobě 1 je měřena s přesností 1 mm tenzometrickým hladinoměrem 8 instalovaným v jejím dně. Hladinoměr 8 je připojen k dataloggeru 9, který zaznamenává údaje každou hodinu. Datalogger 9 obsahuje GSM modul jenž zprostředkovává přenos dat na server. Řídicí jednotka 7 včetně čerpadel 5 je napájena 12 V baterií, která je automaticky dobíjena přes solární panel 10 a regulátor napětí. Není nutné připojení k elektrické síti. Zařízení je plně automatické a během sezóny měření výparu nevyžaduje žádnou údržbu.The device for measuring vapor consists of a cylindrical vapor tank 1 made of stainless steel and a reservoir 2 used to maintain the level in the vapor tank L. The vapor tank 1 is placed in the soil with sand 3. The tank is connected to the reservoir 2 by two small submersible pumps 5 controlled by a float level controller 6 installed in the vapor tank 1. The level controller 6 with pumps 5 maintains the level in the vapor tank 1 in the range of +10 mm. The system with the controller 6 and the pumps 5 is controlled by a simple control unit 7. When the level in the vapor exchange vessel 1 is outside the defined range, the float with the controller 6 closes the respective pump 5 and the water is pumped or pumped. pumped from the reservoir 2, which has a volume of 60 l and is located next to the vapor tank L The height of the water column (level) in the vapor tank 1 is measured with an accuracy of 1 mm by a strain gauge 8 installed in its bottom. The level meter 8 is connected to a data logger 9, which records the data every hour. Datalogger 9 contains a GSM module which mediates data transfer to the server. The control unit 7 including the pumps 5 is powered by a 12 V battery, which is automatically charged via the solar panel 10 and the voltage regulator. No mains connection required. The device is fully automatic and does not require any maintenance during the evaporation measurement season.

Plocha kruhové výparoměmé nádoby 1 je 1 m² a hloubka 450 mm. Větší výparoměmá plocha ve srovnání se známými výparoměry a dostatečná hloubka výparoměmé nádoby zamčují vyšší přesnost měření. Měřený výpar se více blíží skutečnému výparu z velkých vodních ploch. Velikost výparoměmé aparatury si stále zachovává kompaktnost pro potřeby převážení v osobním automobilu a následné usazení a připojení.The area of the circular vapor exchange vessel 1 is 1 m ² and the depth is 450 mm. The larger evaporating area compared to known evaporometers and the sufficient depth of the evaporating vessel lock the higher measurement accuracy. The measured evaporation is closer to the actual evaporation from large bodies of water. The size of the evaporative apparatus still retains its compactness for the needs of transport in a passenger car and subsequent installation and connection.

Claims

PROTECTION REQUIREMENTS

Device for measuring evaporation from a free water surface consisting of an evaporating vessel with level control 5 and measuring the height of a water column, characterized in that the evaporating vessel (1) stored in the soil is provided with a strain gauge (8) installed in the bottom and connected to the datalogger (9) equipped with a device for communication with a remote server via the GSM network, part of the device for measuring vapor is a reservoir (2) connected to the vapor tank (1) by a pumping pipe (4) provided with two pumps (5) controlled by a float controller (6) level via the control unit (7).

Device according to claim 1, characterized in that it is provided with a solar panel (10) with a battery to which a data logger (9), a control unit (7) and pumps (5) are connected.