Měřicí ústrojí odběru teplé užitkové vody

Oblast techniky

I

Technické řešení se týká měřicího ústrojí odběru teplé užitkové vody, které v podstatě představuje zapojení diferenčního kalorimetru s minimalizovanou rozdílovou chybou měření do centrálního rozvodu teplé užitkové vody na odběrném místě.

Dosavadní stav techniky

Běžně známá měření odběru teplé užitkové vody se provádí různými zařízeními, jejichž měřicí elementy jsou osazené v různém počtu a do různých míst rozvodu teplé užitkové vody. Každému takovému uspořádání pak odpovídá i přesnost měření a náklady na takové ústrojí.

Rozvod teplé užitkové vody napájený z centrálního zdroje je tak například na každém odběrném místě osazený samostatným měřidlem odběru vody. Takové zapojení je nevýhodné z hlediska použití velkého množství měřidel odběru vody, což se může projevit velkou součtovou chybou měření, obzvlášť u objektů s mnoha odběrnými místy.

Známé je také řešení, kdy smyčka rozvodu teplé užitkové vody prochází jednotlivými místy odběru, přičemž jedno měřidlo je vřazené ve smyčce na vstupním potrubí do objektu a druhé je vřazené ve smyčce na výstupu cirkulačního potrubí z objektu. Takovéto uspořádání představuje velmi jednoduché a značně nedokonalé diferenční měření spotřeby teplé užitkové vody, popřípadě i množství tepla, které teplá užitková voda dodává. Jeho výhodou je, že přináší značnou úsporu na měření spotřeby. Z hlediska přesnosti měření je však toto zapojení nevýhodné, neboť za určitých okolností vykazuje velkou rozdílovou chybu měření.

Známé je také zapojení centrálního rozvodu teplé užitkové vody, které je založené na tom technickém řešení, že ve vnitřní smyčce je uspořádaný výměník tepla pro ohřev vody vnitřního okruhu, který prochází výměníkem a je opatřený alespoň jedním výtokem odběru teplé užitkové vody. Přitom je vnitřní okruh propojený s vnitřní smyčkou spojovacím vedením, na kterém je osazený vodoměr. Spojovací vedení je zaústěné do vnitřního okruhu před prvním výtokem odběru a z vnitřní smyčky vyúsťuje před výměníkem tepla. Do vnitřního okruhu je vřazené cirkulační čerpadlo a do zpětného potrubí vnitřní smyčky je zařazený měřič tepla.

Nevýhodou tohoto řešení je, že má-li být spolehlivě změřen maximální odběr ve špičce, například v objektu s mnoha odběry, musí být vodoměr osazený na spojovacím vedení dimenzovaný na velký průtok. Pak se může snadno stát, že při minimálních odběrech teče spojovacím potrubím jen velmi malé množství vody, jehož hodnota průtoku je pod citlivostí instalovaného vodoměru, který tak nezaznamená žádný faktický průtok. V takovém režimu pak může dojít k nekontrolovatelné chybě měření.

Úkolem technického řešení je odstranit nedostatky shora popsaných měřicích systémů a navrhnout ústrojí na měření spotřeby

-1CZ 4914 U1 teplé užitkové vody, které by nevyžadovalo velké množství měřicích a regulačních prvků a přitom by jejich vhodným osazením umožňovalo relativně přesný odečet spotřeby.

Podstata technického řešení !

Shora uvedené nedostatky do značné míry odstraňuje a vytčený úkol řeší měřicí ústrojí odběru teplé užitkové vody se dvěma měřicími skupinami tvořícími prakticky diferenční kalorimetr, z nichž jedna je osazená na vstupní větvi vnitřní smyčky rozvodu, která je napájená z centrálního rozvodu teplé užitkové vody, a druhá měřicí skupina je osazená na cirkulační větvi vnitřní smyčky do centrálního rozvodu, přičemž na vnitřní smyčku je napojený alespoň jeden výtok odběru teplé užitkové vody, podle tohoto technického řešení, jehož podstata spočívá v tom, že na vstupní větvi vnitřní smyčky je osazený vstupní vodoměr a vstupní teplotní čidlo, které jsou spojené se vstupním kalorimetrickým počítadlem, k němuž je připojený první simulační odpor, zatímco na cirkulační větvi je osazený výstupní vodoměr a výstupní teplotní čidlo, které jsou spojené s výstupním kalorimetrickým počítadlem, k němuž je připojený druhý simulační odpor, přičemž za výstupním vodoměrem je v cirkulační větvi zařazeno ve směru proudění cirkulační čerpadlo a regulační ventil.

Podle toho technického řešení je výhodné, je-li vstupní větev vnitřní smyčky mezi vstupním teplotním čidlem a výtokem odběru propojená přes propojovací regulační ventil s cirkulační větví mezi výstupním teplotním čidlem a výtokem odběru.

Jedno výhodné řešení měřicího ústrojí má ve vstupní větvi vnitřní smyčky před výtokem odběru první oddělovací kulový uzávěr a v cirkulační větvi má za výtokem odběru vřazený druhý oddělovací kulový uzávěr.

Výhodné také je, má-li měřicí ústrojí mezi centrálním rozvodem a vstupním vodoměrem ve vstupní větvi vřazený vstupní kulový uzávěr, zatímco výstupní kulový uzávěr je zařazený v cirkulační větvi u jejího ústí do centrálního rozvodu.

Měřicí ústrojí podle tohoto technického řešení představuje vlastně vřazení diferenčního kalorimetru do centrálního rozvodu teplé užitkové vody na odběrném místě. Diferenční kalorimetr je přitom chápán jako kombinovaný měřič tepla sestávající ze dvou stejných měřicích skupin, jejichž simulační odpory jsou nastavené na stejnou teplotu.

Pro splnění požadavku minimalizace chyby měření musí měřicí ústrojí dovolovat trvalý konstantní minimální cirkulační průtok, při němž vždy pracují oba vodoměry, které se při stanovené hodnotě cirkulačního průtoku párují na stejnou chybu. Technicky je trvalý cirkulační průtok zajištěn vřazením cirkulačního čerpadla a regulačního ventilu. Trvalý cirkulační průtok musí samozřejmě splňovat podmínku, že jeho hodnota musí být větší, než hodnota minimálního průtoku vstupního vodoměru. Kalorimetrická počítadla nesmějí při integraci tepla vykazovat chybu, která je větší než chyba stanovená technickými předpisy. Toho se dosáhne nastavením teplotního spádu mezi referenční teplotou simulačních odporů a skutečnou teplotou teplé užitkové vody v potrubí. V obou měři-2CZ 4914 U1 cích skupinách je třeba také použít dvojici teplotních čidel stejné třídy přesnosti.

Při dodržení popsaných technických podmínek je měřicím ústrojím podle tohoto technického řešení zajištěna vysoká přesnost měření, kdy celková chyba měření množství teplé užitkové vody i množství tepla spotřebovaného v teplé užitkové vodě je výrazně nižší, než chyby měření u dosud používaných měřicích zapojení. Přehled obrázků na výkresech

Technické řešení bude blíže objasněno za pomoci jednoho příkladu konkrétního provedení znázorněného na připojených výkresech, na kterých představuje obrázek 1 schematické zapojení měřicího ústrojí odběru teplé užitkové vody v cirkulačním okruhu teplé užitkové vody a obrázek 2 příklad spárování vodoměrů, které jsou částí měřicího ústrojí, na stejnou chybu měření.

Příklady provedení

Jak je dobře patrné z obr. 1, je z centrálního rozvodu 1 teplé užitkové vody vedena do objektu vnitřní smyčka 2. Ta je osazena na své vstupní větvi 21 první měřicí skupinou měřicího ústrojí odběru teplé užitkové vody, respektive diferenčního kalorimetru, a na cirkulační větvi 22 jeho druhou měřicí skupinou. Obě části vnitřní smyčky 2 tvoří měrné trasy, které jsou od potrubí teplé užitkové vody a cirkulační teplé užitkové vody v objektu oddělené armaturami, například vstupním kulovým uzávěrem 91 a výstupním kulovým uzávěrem 92, případně prvním oddělovacím kulovým uzávěrem 93 a druhým oddělovacím kulovým uzávěrem 94.. Měření množství teplé užitkové vody na vstupu do objektu provádí vstupní vodoměr 3 a integrace tepla, které je v ní obsažené, je zajištěna vstupním kalorimetrickým počítadlem 5 pomocí snímání údajů ze vstupního vodoměru 2 ^a snímání teploty vstupním teplotním čidlem 71. Měření množství teplé užitkové vody na cirkulační větvi 22 u výstupu z objektu se zajišťuje výstupním vodoměrem 4 a integrace tepla, které je v ní obsažené, se zajišťuje výstupním kalorimetrickým počítadlem 6 pomocí snímání údajů z výstupního vodoměru A a snímání teploty výstupním teplotním čidlem 72. Práce kalorimetrických počítadel 5a 6 v režimu předepsané přesnosti je zaručená použitím prvního simulačního odporu 81 respektive druhého simulačního odporu 82 s nastavenou stejnou hodnotou referenční teploty, s výhodou 10 ’C. Do měrné trati na výstupu z objektu je zařazeno cirkulační čerpadlo 10 a regulační ventil 11, s jejichž pomocí je zajištěn minimální cirkulační průtok. Pro případ nepříznivých hydraulických poměrů ve vnitřní smyčce 2. rozvodu teplé užitkové vody je možné použít propojovací regulační ventil 12, který propojuje obě měrné tratě a s jehož pomocí je možné dosáhnout vždy potřebného cirkulačního průtoku. Takový případ může nastat například ve výškovém domě s mnoha odběry v odběrové špičce.

Funkce měřicího zařízení vyplývá z jeho konstrukčního uspořádání. Pro stanovení cirkulačního průtoku měřicího ústrojí podle tohoto technického řešení je nutné znát pracovní charakteristiky

Vynesením obou charakteristik do jeditím způsobem, který je znázorněn na stanoví průtočné množství vody £>_c, od zvolených vodoměrů 3. a 4. něho souřadného systému obrázku 2, se pak snadno

-3CZ 4914 U1 něhož oba vodoměry 3_, 4 pracují se stejnou nebo téměř stejnou chybou. Toto množství je spodní mezní hodnotou pracovního pásma měřicího ústrojí podle tohoto technického řešení, to jest diferenčního kalorimetru, které je pak samozřejmě pro dosažení jeho uvedených ívýhod použitelné pro průtočná množství větší než Q_c·