CZ5066U1 - Kalorimetrický snímač potřeby tepelné energie - Google Patents

Description

Kalorimetrický snímač spotřeby tepelné energie

Oblast techniky

Technické řešení se týká kalorimetrického snímače spotřeby tepelné energie v bytech a místnostech s dálkovým teplovodním vytápěním, u kterého se řeší princip měření nedestruktivní metodou bez měření průtoku teplonosného media.

Dosavadní stav techniky

V současnosti používaná měřidla spotřeby tepelné energie můžeme rozdělit do dvou skupin. Jednu skupinu tvoří měřidla pracující na principu snímání průtoku teplonosného media a rozdílu teplot na vstupu a výstupu do měřeného objektu. Tato měřidla nejsou vhodná k montáži do bytů, protože jejich instalace si vyžaduje destruktivní mechanický zásah do vytápěcího systému, přičemž by muselo být použito tolik snímačů průtoků a teplot, kolik je v bytě vytápěcích těles, což je cenově neúnosné. Ve druhé skupině jsou měřidla, která snímají teplotu v místnosti, anebo rozdíl teplot vytápěcího tělesa a vzduchu ve vytápěné místnosti. Tato měřidla jsou cenově dostupná i při větším počtu snímačů, avšak jejich chyba měření je velmi vysoká, protože nezohledňují změny součinitele přestupu tepla změnou konvekce. Chyby tohoto druhu měřidel dosahují až 100 % měřené hodnoty.

Podstata technického řešení

Výše uvedené nedostatky se odstraňují kalorimetrickým snímačem pro měření spotřeby tepla vytápěcích těles podle technického řešení, jehož podstatou je měření okamžité hodnoty součinitele přestupu tepla podle podmínek konvekce v reálném čase kovovým kalorimetrem a následné dosazení naměřené hodnoty do fyzikálních vztahů pro konečný výpočet spotřeby tepla. Na kovovém kalorimetrickém tělísku s definovaným průřezem a součinitelem teplotní vodivosti jsou dvě měřící místa teploty o známé vzdálenosti. Na vstupu tepelného toku je teplovodivý prstenec a na výstupu chladič se známou chladící plochou. Celý měřící systém kromě chladiče je vůči okolí tepelně izolován. Na krytu tepelné izolace je umístěn teplotní snímač pro snímání teploty vzduchu omývajícího chladič kalorimetru.

Toto řešení umožní při konečném výpočtu spotřeby tepla zohlednit okamžité změny podmínek konvekce a tím i součinitele přestupu tepla, změny vlhkosti a změny hmotnosti ohřívaného vzduchu, dosáhne se přesnosti srovnatelné s metodikami využívajícími měření průtoku a zachovávají se výhody nedestruktivního měření .

Přehled obrázků na výkresu

Na přiloženém výkresu je znázorněn princip činnosti tohoto snímače, kde na obr. 1 je znázorněný průřez nárysu snímače.

-1CZ 5066 Ul

Příklad provedení technického řešení

Snímač se skládá z kovového kalorimetrického tělíska 1 s definovaným průřezem a součinitelem teplotní vodivosti, na němž jsou v měřicích otvorech umístěny prvý a druhý, teplotní snímač 2 a 2· Na straně vstupu tepelného toku do kalorimetrického tělíska 1 je umístěn teplovodivý prstenec 8 a na straně výstupu tepelného toku chladič 5. Snímací část tepelného toku kalorimetrického tělíska 1 s teplovodním prstencem 8 je od okolí izolována tepelnou izolací 6 s krytem 7. Na krytu 7 je umístěn třetí teplotní snímač 4 pro měření teploty vzduchu. Teplotní snímače 2_ř 3, 4 jsou měřicími trasami 9 spojeny s vyhodnocovacím zařízením 10. pro matematické zpracování měřených veličin.

Kalorimetrický snímač je připevněn k vyhřívací ploše výhřevného tělesa tak, že vstupní část kalorimetrického tělíska 1 s teplovodivým prstencem 8 je teplovodivě spojena s povrchem vyhřívacího tělesa. Velikost tepelného toku snímají dva teplotní snímače 2 a 2 ^z rozdílu naměřených teplot známého průřezu kalorimetrického tělíska 2, známého součinitele tepelné vodivosti a známé vzdálenosti teplotních snímačů. Tepelný tok je dále veden do chladiče 5, který přivedenou tepelnou energii odevzdává vytápěcímu vzduchu v těchže podmínkách konvekce, v jakých odevzdává tepelnou energii vytápěcímu vzduchu celé vytápěcí těleso. Z rozdílu teplot druhého snímače 2 a třetího snímače 4, ze známé plochy chladiče a známého množství odvedeného tepla je určen součinitel přestupu tepla v reálném čase pro dané podmínky konvekce. Výsledný tepelný výkon vytápěcího tělesa je určen ze známé výhřevné plochy vytápěcího tělesa, naměřeného součinitele přestupu tepla a rozdílu prvého a třetího teplot snímače 2 a 4 v reálném čase. Na výsledné množství tepla, dodaného vyhřívacím tělesem měřeného kalorimetrickým snímačem platí vztah.

λ. S ^ · (1₂ ^— 4 ) T

Q = 1.s₂.(t₃ - t₄) přičemž:

Ti - součinitel teplotní vodivosti materiálu kalorimetrie kého tělíska 1

S-l - plocha průřezu kalorimetrického tělíska 1 t₂ - teplota ze snímače 2 t₃ - teplota ze snímače 2

S₃ - výhřevná plocha vytápěcího tělesa t₄ - teplota ze snímače 4

I - vzdálenost snímačů 2 a 2

S₂ - plocha chladiče τ - čas

Průmyslová využitelnost

Kalorimetrický snímač pro měření spotřeby tepla vytápěcích těles je možné použít pro všechny druhy měření v bytech, podniko-2CZ 5066 Ul vých prostorách i v průmyslu, kde se vyžaduje nedestruktivní způsob měření spotřeby tepla.

Claims (3)

NÁROKY NA OCHRANU

1. Kalorimetrický snímač spotřeby tepelné energie vytápěcích těles, vyznačující se tím, že na kovovém kalorimetrickém tělísku (1) jsou umístěny prvý a druhý snímač teploty (2) a (3), teplovodivý prstenec (8) a chladič (5), přičemž teplotní izolace (6) s krytem (7) obepíná vstupní teplovýměnnou a měřící část kovového kalorimetrického tělíska (1).

2. Kalorimetrický snímač pro měření spotřeby tepla vytápěcích těles podle nároku 1, vyznačující se tím, že na krytu (7) je umístěn třetí snímač teploty (4).

3. Kalorimetrický snímač pro měření spotřeby tepla vytápěcích těles podle nároku 1, vyznačující se tím, že prvý teplotní snímač (2), druhý teplotní snímač (3) a třetí teplotní snímač (4) jsou měřícími trasami (9) spojeny s vyhodnocovacím zařízením (10).