RU2566641C2 - Method of metering of heat energy supplied by heating device - Google Patents
Method of metering of heat energy supplied by heating device Download PDFInfo
- Publication number
- RU2566641C2 RU2566641C2 RU2013135623/28A RU2013135623A RU2566641C2 RU 2566641 C2 RU2566641 C2 RU 2566641C2 RU 2013135623/28 A RU2013135623/28 A RU 2013135623/28A RU 2013135623 A RU2013135623 A RU 2013135623A RU 2566641 C2 RU2566641 C2 RU 2566641C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- temperature
- heating device
- heater
- heat
- calibration point
- Prior art date
Links
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)
Abstract
Description
Область техники, к которой относится изобретениеFIELD OF THE INVENTION
Изобретение относится к теплотехническим измерениям, позволяет определить количество тепловой энергии, расходуемой отопительным прибором, и может быть использовано для измерения количества расходуемой тепловой энергии в системах теплоснабжения.The invention relates to heat engineering measurements, allows you to determine the amount of heat energy consumed by the heating device, and can be used to measure the amount of heat consumed in heating systems.
Уровень техникиState of the art
Описание изобретения. В настоящее время существует два способа измерения тепловой мощности отопительного прибора. В первом из них тепловая мощность, поступающая в отопительный прибор Рвх. (Вт), рассчитывается на основе измерений температур и расхода теплоносителя по подающему трубопроводу с помощью теплосчетчика.Description of the invention. Currently, there are two ways to measure the heat output of a heater. In the first of them, the thermal power entering the heater R I. (W), calculated on the basis of measurements of temperatures and flow rate of the coolant through the supply pipe using a heat meter.
Рвх.=G·с·(T1-T2),R I = G · s · (T 1 -T 2 ),
где G - расход теплоносителя, [кг/сек];where G is the coolant flow rate, [kg / s];
с - теплоемкость воды, [Дж/кг·°С];C is the heat capacity of water, [J / kg · ° C];
Т1, T2 - температуры теплоносителя, [°С].T 1 , T 2 - coolant temperature, [° C].
Во втором случае, тепловая мощность, отдаваемая отопительным прибором, определяется из закона Ньютона-Рихмана, согласно которому тепловая мощность Ртепл., отдаваемая отопительным прибором, пропорциональна разности между средней температурой отопительного прибора Тист и средней температурой воздуха помещения Тв:In the second case, the heat output given by the heater is determined from the Newton-Richmann law, according to which the heat output P is warm. given by the heater is proportional to the difference between the average temperature of the heater T East and the average room temperature T in :
Здесь αист - коэффициент теплоотдачи отопительного прибора с учетом его площади поверхности. [Вт/°С].Here α ist is the heat transfer coefficient of the heater taking into account its surface area. [W / ° C].
В стационарном режиме при выполнении теплового баланса Ртепл.=Рвх..In stationary mode, when performing heat balance P heat . = P in. .
При нахождении тепловой мощности отдельного отопительного прибора первый способ обладает высокой погрешностью измерения, поскольку перепад температур теплоносителя подающего и обратного трубопроводов (Твх-Твых) составляет единицы градусов, а погрешность температурных датчиков составляет порядка 0,3-0,5°С. Поэтому в настоящее время в основном применяется второй способ. В этом случае, принципиальным моментом является нахождение коэффициента теплоотдачи αист.When finding the thermal power of an individual heating device, the first method has a high measurement error, since the temperature difference of the coolant of the supply and return pipelines (T in- T out ) is units of degrees, and the error of temperature sensors is about 0.3-0.5 ° C. Therefore, currently the second method is mainly used. In this case, the fundamental point is to find the heat transfer coefficient α ist .
Для перехода от тепловой мощности к тепловой энергии мгновенные значения тепловой мощности суммируются (интегрируются) во времени.For the transition from thermal power to thermal energy, instantaneous values of thermal power are summed (integrated) over time.
где i - номер отсчета во времени;where i is the reference number in time;
Δt - интервал взятия временных отсчетов. В общем случае Δt, может являться функцией средней рабочей температуры, которая изменяется во времени (например, сутки, месяц, отопительный сезон).Δt is the interval for taking time samples. In general, Δt may be a function of the average operating temperature, which varies over time (for example, day, month, heating season).
Известен способ учета расхода тепловой энергии отопительного прибора, который включает непрерывное измерение температур отопительного прибора и отапливаемого помещения за определенный временной интервал. По разности мгновенных значений этих температур непрерывно определяют мгновенные значения термоЭДС. Эти значения термоЭДС преобразуют в мгновенные значения тока записи интегратора дискретного действия. Мгновенные значения тока записи преобразуют в количество электричества за временной интервал. Величину количества электричества считывают постоянным током считывания интегратора дискретного действия. По значению времени считывания, току считывания, с учетом коэффициента теплоотдачи и площади отопительного прибора определяют расход тепловой энергии (RU №2145063 МПК G01K 17/20, G01K 17/08, 26.10.1998).A known method of accounting for the consumption of thermal energy of a heating device, which includes continuous measurement of the temperature of the heating device and the heated room for a certain time interval. From the difference in the instantaneous values of these temperatures, the instantaneous values of thermopower are continuously determined. These values of thermoEMF are converted into instantaneous values of the current of the discrete integrator. The instantaneous values of the recording current are converted to the amount of electricity per time interval. The amount of electricity is read by a direct current reading of a discrete action integrator. The value of the read time, the read current, taking into account the heat transfer coefficient and the area of the heating device, determine the consumption of thermal energy (RU No. 2145063 IPC G01K 17/20, G01K 17/08, 10.26.1998).
Недостатком этого способа является то, что при определении расхода тепловой энергии отопительного прибора используется коэффициент теплоотдачи α, выбранный из заранее определенных по известным методикам для соответствующих температурных условий. Таким образом, применяемый коэффициент теплоотдачи не учитывает индивидуальные особенности отопительных приборов (изменения при длительной эксплуатации, состояние засоренности, краска на поверхности и т.п.). В свою очередь, это приводит увеличению погрешности измерений. Другим источником неточности измерения является систематическая погрешность измерения температур отопительного прибора и воздуха.The disadvantage of this method is that when determining the consumption of thermal energy of the heating device, the heat transfer coefficient α is used, selected from predefined by known methods for the corresponding temperature conditions. Thus, the applied heat transfer coefficient does not take into account the individual characteristics of heating devices (changes during long-term operation, the state of clogging, paint on the surface, etc.). In turn, this leads to an increase in measurement error. Another source of measurement inaccuracy is the systematic error in measuring the temperature of the heater and air.
Известен способ определения расхода тепла локальными потребителями (квартиры), входящими в объединенную систему потребителей тепла (многоквартирный дом), который предполагает определение расхода тепла объединенной системы потребителей тепла (с помощью теплосчетчика) за конкретное время, измерение разности температур на поверхности теплоисточника локального потребителя тепла и охлаждающей среды локального потребителя тепла. Затем по формуле Ньютона-Рихмана определяют средний коэффициент теплоотдачи по объединенной системе потребителей тепла (по расходу тепловой энергии на весь дом, площади поверхности отопительных приборов всего дома и средней разности температур всего дома). С помощью этого коэффициента определяют расход тепла локальным потребителем за то же конкретное время теплоотдачи теплоисточником (RU №2138029 МПК G01K 17/08, 09.06.1998).A known method of determining heat consumption by local consumers (apartments) included in the integrated system of heat consumers (apartment building), which involves determining the heat consumption of the combined system of heat consumers (using a heat meter) for a specific time, measuring the temperature difference on the surface of the heat source of a local heat consumer and cooling medium of a local heat consumer. Then, according to the Newton-Richman formula, the average heat transfer coefficient is determined by the combined system of heat consumers (by the consumption of thermal energy for the whole house, the surface area of the heating devices of the whole house and the average temperature difference of the whole house). Using this coefficient, the heat consumption is determined by the local consumer for the same specific time of heat transfer by the heat source (RU No. 2138029 IPC G01K 17/08, 06/09/1998).
Недостаток данного способа заключается в том, что найденный средний коэффициент теплоотдачи по объединенной системе потребителей тепла подразумевает наличие у каждого потребителя теплоисточников (отопительных приборов) одного типа, отличающихся лишь количеством секций, что зачастую не соответствует действительности. Отсутствие учета индивидуальных особенностей отопительных приборов вызывает резкое увеличение погрешности измерений. Кроме того, при измерениях отдельные отопительные приборы могут быть включены не на полную мощность, что также вносит дополнительные неточности. The disadvantage of this method is that the average heat transfer coefficient found by the combined system of heat consumers implies that each consumer has one type of heat sources (heating appliances) that differ only in the number of sections, which often does not correspond to reality. Failure to take into account the individual characteristics of heating appliances causes a sharp increase in measurement error. In addition, during measurements, individual heating devices may not be turned on at full power, which also introduces additional inaccuracies.
Таким образом, недостатками данного способа являются:Thus, the disadvantages of this method are:
- низкая точность распределения расхода по каждой квартире за счет неправильного использования формулы Ньютона-Рихмана, которая предполагает, что входящие в нее параметры применяются только от одного теплоисточника, а затем полученные расходы от каждого теплоисточника можно складывать, но не наоборот, как предложил автор патента;- low accuracy of the distribution of consumption for each apartment due to improper use of the Newton-Richmann formula, which suggests that the parameters included in it are applied from only one heat source, and then the resulting costs from each heat source can be added, but not vice versa, as the author of the patent suggested;
- невозможность применения данного способа, если одна или несколько квартир многоквартирного дома откажутся установить квартирный прибор определения разности температур и термодатчики на батареи и в комнатах.- the impossibility of applying this method if one or more apartments of an apartment building refuse to install an apartment device for determining the temperature difference and temperature sensors on batteries and in rooms.
Известно устройство учета расхода тепловой энергии отопительного прибора и отопительный прибор. Устройство учета расхода тепловой энергии отопительного прибора содержит термодатчики, соединенные с устройством вычисления, один из термодатчиков служит для измерения температуры отопительного прибора и установлен на его поверхности, а другой служит для измерения температуры воздуха, окружающего отопительный прибор, и установлен вне отопительного прибора. A known metering device for the consumption of thermal energy of a heating device and a heating device. The device for measuring the heat energy consumption of the heating device contains temperature sensors connected to the calculation device, one of the temperature sensors is used to measure the temperature of the heating device and is installed on its surface, and the other is used to measure the temperature of the air surrounding the heating device and is installed outside the heating device.
Согласно первому изобретению оно дополнительно содержит термоизолированный от отопительного прибора термоанемометрический датчик скорости потока нагретого воздуха, отводящего тепло от поверхности нагревательного элемента отопительного прибора, расположенного под его кожухом, выход термоанемометрического датчика соединен с входом вычислителя, определяющего расход тепловой энергии, потраченной на обогрев помещения по отградуированному уравнению. According to the first invention, it further comprises a thermo-anemometric thermo-anemometric sensor of the heated air flow velocity that removes heat from the surface of the heating element of the heater located under its casing, the output of the thermo-anemometric sensor is connected to the input of the calculator, which determines the consumption of thermal energy spent on heating the room using a calibrated equation.
Отопительный прибор содержит корпус с нагревательным элементом и термодатчики, соединенные с устройством вычисления, согласно второму изобретению он дополнительно содержит термоизолированный термоанемометрический датчик, который вместе с термодатчиками отградуирован на стенде в условиях обогреваемого помещения с учетом скорости восходящего потока воздуха, омывающего нагревательный элемент отопительного прибора по определенному уравнению (RU №2403542 МПК G01K 17/20, G01K 17/08, 11.11.2009).The heating device comprises a housing with a heating element and temperature sensors connected to the calculation device, according to the second invention, it further comprises a thermally insulated hot-wire anemometer sensor, which, together with the temperature sensors, is calibrated on the stand in a heated room, taking into account the speed of the upward air flow washing the heating element of the heating device according to a certain equation (RU No. 2403542 IPC G01K 17/20, G01K 17/08, 11.11.2009).
Недостатком данного технического решения является необходимость градуировки отопительного прибора на стенде в условиях обогреваемого помещения для получения коэффициента скорости потока воздуха, используемого при вычислении расхода тепловой энергии от отопительного прибора. Сложный процесс градуировки в лабораторных условиях приводит к понижению точности вычисления расхода тепловой энергии непосредственно у потребителя, а использование большого количества термодатчиков приводит к удорожанию устройства.The disadvantage of this technical solution is the need to calibrate the heater on the bench in a heated room to obtain the coefficient of air flow rate used in calculating the flow of thermal energy from the heater. The complex process of calibration in laboratory conditions leads to a decrease in the accuracy of calculating the consumption of thermal energy directly from the consumer, and the use of a large number of temperature sensors leads to a rise in the cost of the device.
Известен также способ определения расхода тепловой энергии у потребителя с вертикальной и другими видами разводки системы отопления. Сущность: устанавливают диапазон разности температур работы теплоисточников. Эмпирически определяют соответствующий каждому диапазону температур коэффициент расхода тепла. С частотой 0,2-1,0 часа поочередно по всем теплоисточникам определяют разность температур между поверхностью теплоисточника и окружающей средой. Определяют расход тепловой энергии каждого теплоисточника и всего потребителя (RU №2273833, МПК G01K 17/08, 20.07.2004) (прототип).There is also a method of determining the consumption of thermal energy from a consumer with vertical and other types of wiring of the heating system. Essence: set the temperature difference range of the heat sources. Empirically determine the coefficient of heat consumption corresponding to each temperature range. With a frequency of 0.2-1.0 hours, the temperature difference between the surface of the heat source and the environment is determined in turn for all heat sources. The heat energy consumption of each heat source and the entire consumer is determined (RU No. 2273833, IPC G01K 17/08, 07/20/2004) (prototype).
Этот способ не может учитывать индивидуальные особенности каждого отопительного прибора и изменение его характеристик в процессе эксплуатации. В связи с этим фактическое значение коэффициента теплоотдачи для каждого отдельного прибора будет иметь большой разброс по отношению к выбранному табличному значению коэффициента теплоотдачи, выраженного через криволинейную функциональную зависимость от разности температур работы теплоисточников. Применяемые для расчетов физическая формула и таблица определения коэффициента расхода тепла получены заявителем эмпирическим путем. Указанные в таблице диапазоны разности температур работы теплоисточников существенно превышают реальный температурный диапазон отопительных приборов (30-90°С).This method cannot take into account the individual characteristics of each heater and the change in its characteristics during operation. In this regard, the actual value of the heat transfer coefficient for each individual device will have a large scatter in relation to the selected tabular value of the heat transfer coefficient, expressed through a curved functional dependence on the temperature difference of the heat sources. The physical formula used for the calculations and the table for determining the heat consumption coefficient were obtained by the applicant empirically. The ranges of the temperature difference of the heat sources indicated in the table significantly exceed the real temperature range of the heating devices (30-90 ° C).
Раскрытие изобретенияDisclosure of invention
Целью изобретения является повышение точности измерения тепловой энергии, отдаваемой отопительным прибором с учетом его индивидуальных особенностей.The aim of the invention is to improve the accuracy of the measurement of thermal energy given by the heating device, taking into account its individual characteristics.
Это достигается тем, что в отличие от известных технических решений, которые применяют коэффициент теплоотдачи отопительного прибора, найденный по справочным данным, или при измерении в лабораторных условиях, нахождение коэффициента теплоотдачи каждого отопительного прибора производится в условиях эксплуатации. И тем, что происходит существенное снижение влияния систематической погрешности измерений температур воздуха помещения и поверхности отопительного прибора.This is achieved by the fact that, in contrast to the known technical solutions that use the heat transfer coefficient of the heating device, found from the reference data, or when measured in laboratory conditions, the heat transfer coefficient of each heating device is determined under operating conditions. And the fact that there is a significant decrease in the influence of the systematic error in measuring the temperature of the room air and the surface of the heating device.
Процесс измерения потребляемой тепловой энергии осуществляется в три этапа. На первом этапе находится коэффициент теплоотдачи отопительного прибора. На втором этапе находится тепловая мощность. На третьем этапе вычисляется тепловая энергия, отдаваемая отопительным прибором за весь период наблюдения.The process of measuring consumed thermal energy is carried out in three stages. At the first stage, the heat transfer coefficient of the heating device is found. The second stage is the thermal power. At the third stage, the thermal energy supplied by the heater for the entire observation period is calculated.
Первый этап - калибровка. На этом этапе будем считать, что тепловой режим является нестационарным в отличие от прототипа. Температура отопительного прибора изменяется во времени. Будем полагать, что измерения производятся в некотором интервале температур от ТН до ТВ. С помощью температурных датчиков в ключевых точках измеряются температуры поверхности отопительного прибора и воздуха помещения. Математическая модель теплового баланса для отопительного прибора описывается дифференциальным балансным уравнением:The first step is calibration. At this stage, we assume that the thermal regime is unsteady unlike the prototype. The temperature of the heater changes over time. Let us assume that measurements are carried out in a temperature range from T H to T B. Using temperature sensors at key points, the surface temperatures of the heater and indoor air are measured. The mathematical model of the heat balance for a heating device is described by a differential balance equation:
где Сист - теплоемкость отопительного прибора, [Дж/°С].where C East - the heat capacity of the heater, [J / ° C].
В данном уравнении прибыль тепловой энергии происходит за счет подачи теплоносителя (G·c·(T1-Т2)), а расход за счет теплоотдачи батареи в воздушную среду αист·(Тист-Tв). Если прекратить подачу теплоносителя (G=0), то из уравнения (3) можно найти коэффициент теплоотдачи:In this equation, the profit of thermal energy occurs due to the supply of the coolant (G · c · (T 1 -T 2 )), and the expense due to the heat transfer of the battery to the air is α ist · (T ist -T in ). If you stop the flow of coolant (G = 0), then from equation (3) you can find the heat transfer coefficient:
В этом случае значение температур воздуха и поверхности отопительного прибора фиксированы (
- нахождение температуры остывающего отопительного прибора как функции времени (Тист=f(t));- finding the temperature of the cooling heater as a function of time (T source = f (t));
- измерение температуры воздуха, которая в пределах интервала наблюдения является постоянной величиной;- measurement of air temperature, which is a constant value within the observation interval;
- выбор точки калибровки в середине наблюдаемого участка от ТН до TB на кривой функции Тист=f(t). При этом период наблюдения может составлять от минуты до нескольких суток, причем температура отопительного прибора в точке калибровки может лежать во всем диапазоне измеряемых температур;- the choice of the calibration point in the middle of the observed section from T N to T B on the curve of the function T East = f (t). In this case, the observation period can be from a minute to several days, and the temperature of the heater at the calibration point can lie in the entire range of measured temperatures;
- нахождение скорости изменения температуры отопительного прибора во времени
В отличие от прототипа, в данном случае коэффициент теплоотдачи измеряется для каждого отопительного прибора с учетом его индивидуальных особенностей. Еще одним достоинством такого метода измерения коэффициента теплоотдачи является то, что он учитывает зависимость коэффициента теплоотдачи от температуры отопительного прибора.Unlike the prototype, in this case, the heat transfer coefficient is measured for each heating device, taking into account its individual characteristics. Another advantage of this method of measuring the heat transfer coefficient is that it takes into account the dependence of the heat transfer coefficient on the temperature of the heating device.
Второй этап - измерения. На этом этапе отопительная система находится в рабочем состоянии (режим эксплуатации). С помощью тех же самых средств измерения производится измерение температур воздуха и поверхности отопительного прибора. Эти данные поставляются в уравнение Ньютона-Рихмана (1), в котором коэффициент теплоотдачи представляется выражением (4). При этом выражение для тепловой мощности принимает следующий вид:The second stage is measurements. At this stage, the heating system is in working condition (operating mode). Using the same measuring instruments, the temperature of the air and the surface of the heater are measured. These data are supplied to the Newton-Richmann equation (1), in which the heat transfer coefficient is represented by the expression (4). Moreover, the expression for thermal power takes the following form:
Нетрудно заметить, что в этом выражении погрешности измерения тепловой мощности определяются погрешностями измерения температур. Если представить разность температур источника и воздуха как истинное значение и абсолютную систематическую погрешность
где δ1, δ2 - систематические погрешности (δ1<<1, δ2<<1).where δ 1 , δ 2 are the systematic errors (δ 1 << 1, δ 2 << 1).
Дробь
где k - коэффициент пропорциональности, может составлять несколько процентов от
Погрешность измерений тепловой мощности ΔРтепл. будет определяться следующим выражением:Error of measurements of thermal power ΔР heat . will be determined by the following expression:
Нетрудно заметить, что в отличие от прототипа, погрешности при измерении и калибровке будут частично друг друга компенсировать. Поэтому систематические погрешности измерения тепловой мощности могут быть существенно уменьшены.It is easy to see that, unlike the prototype, errors in the measurement and calibration will partially compensate each other. Therefore, systematic errors in the measurement of thermal power can be significantly reduced.
В таблице 1 приведены результаты расчета погрешности измерения тепловой мощности отопительного прибора при разных значениях температуры источника. В этих расчетах использовались следующие данные: температура воздуха - 20°С, систематическая погрешность измерения температуры батареи пропорциональна самой температуре батареи и этот коэффициент пропорциональности взят достаточно большим k=0,1. Температура калибровки была равна 50°С.Table 1 shows the results of calculating the error in measuring the thermal power of the heating device at different values of the source temperature. The following data were used in these calculations: air temperature - 20 ° С, the systematic error in measuring the battery temperature is proportional to the battery temperature itself, and this proportionality coefficient is taken to be sufficiently large k = 0.1. The calibration temperature was 50 ° C.
Из таблицы видно, что систематическая погрешность δPтепл. зависит от температуры отопительного прибора. На краях диапазона измерения она максимальна, а в точке калибровки
На третьем этапе происходят вычисления потребляемой тепловой энергии следующим образом. Все мгновенные значения мощности суммируются, полученная сумма умножается на интервал взятия временных отсчетов Δt согласно формуле (2). При этом так же будет суммироваться и систематическая погрешность δРтепл., поскольку она имеет переменный знак в зависимости от мгновенного значения температуры источника, то при суммировании δРтепл. относительная систематическая погрешность отдаваемой тепловой энергии будет существенно снижаться:At the third stage, the calculation of the consumed thermal energy occurs as follows. All instantaneous power values are summed, the resulting sum is multiplied by the interval of taking time samples Δt according to formula (2). In this case, the systematic error δР heat will also be summed up . , since it has a variable sign depending on the instantaneous value of the source temperature, then when summing δP heat . the relative systematic error of the heat output will be significantly reduced:
Дальнейшее снижение погрешности вычисления тепловой энергии можно получить, используя другой способ нахождения точки калибровки - статистический метод. При измерениях в процессе эксплуатации отопительного прибора за длительное время (месяцы) нахождение точки калибровки в середине участка от ТН до ТВ на кривой функции Тист.=f(t) будет нецелесообразным (так как вероятность появления температуры Тист не является равномерной). Следовательно, точку калибровки необходимо вычислять путем нахождения плотности распределения вероятностей разности температур источника и воздуха за период наблюдения. Рассмотрим случай, когда среднее значение температуры за продолжительный период времени изменяется в пределах от ТН до ТВ, но вероятность появления температуры Тист не является равномерной. Обозначим (Тист-Тв) случайной величиной х, тогда f(x) - плотность распределения вероятностей случайной величины х. Условие нормировки вероятностей в этом случае выглядит следующим образом:A further decrease in the error in calculating thermal energy can be obtained using another method of finding the calibration point - the statistical method. When measuring during operation of the heater for a long time (months), the calibration point is in the middle of the section from T N to T B on the curve of the function T source. = f (t) will be inappropriate (since the probability of occurrence of temperature T East is not uniform). Therefore, the calibration point must be calculated by finding the density of the probability distribution of the temperature difference between the source and air over the observation period. Consider the case when the average temperature over a long period of time varies from T N to T B , but the probability of occurrence of temperature T East is not uniform. We denote (T source -T in ) a random variable x, then f (x) is the probability density of a random variable x. The condition for normalizing probabilities in this case is as follows:
Найденное математическое ожидание случайной величины x будет являться вычисляемой температурой в точке калибровки. Полученное значение может служить для уточнения температуры в точке калибровки, используемой при вычислении потребляемой тепловой энергии согласно третьему этапу и формуле (2).The expected value of the random variable x will be the calculated temperature at the calibration point. The obtained value can serve to clarify the temperature at the calibration point used in calculating the consumed thermal energy according to the third stage and formula (2).
Сравнение предлагаемого изобретения с известными техническими решениями показывает, что оно обладает совокупностью новых существенных признаков (учет индивидуальных особенностей отопительного прибора в условиях эксплуатации, повышение точности измерения тепловой энергии, отдаваемой отопительным прибором), которые совместно с известными признаками позволяют успешно достигнуть поставленной цели.Comparison of the present invention with known technical solutions shows that it has a set of new essential features (taking into account the individual characteristics of the heating device under operating conditions, improving the accuracy of measuring the thermal energy supplied by the heating device), which together with the known features can successfully achieve the goal.
Описание чертежейDescription of drawings
На фиг. представлена плотность распределения вероятностей для температуры отопительного прибора.In FIG. presents the probability density for the temperature of the heater.
Осуществление изобретенияThe implementation of the invention
Данный способ реализуется следующим образом. На поверхности отопительного прибора в произвольной точке располагается температурный датчик, измеряющий температуру источника. Другой датчик измеряет температуру воздуха. Данные этих датчиков с помощью проводной или беспроводной линии связи передаются на устройство обработки (компьютер), это устройство с помощью специальной программы производит расчет коэффициента теплоотдачи (калибровка), тепловой мощности и тепловой энергии (эксплуатация).This method is implemented as follows. On the surface of the heater at an arbitrary point is a temperature sensor that measures the temperature of the source. Another sensor measures air temperature. The data of these sensors using a wired or wireless communication line is transmitted to the processing device (computer), this device using a special program calculates the heat transfer coefficient (calibration), thermal power and thermal energy (operation).
Экспериментальная проверка данного способа осуществлялась в жилом помещении площадью 10 м2, оборудованном отопительным прибором - чугунным секционным радиатором типа М-140-АО. Скорость остывания батареи составила 50 мин при средней температуре Тист=30°С. При этом коэффициент теплоотдачи составил 27 Вт/°С в диапазоне температур воздуха 19-22°С. Расчетное значение этой величины 25 Вт/°С.An experimental verification of this method was carried out in a living area of 10 m 2 , equipped with a heating device - a cast-iron sectional radiator type M-140-AO. The cooling rate of the battery was 50 min at an average temperature of T East = 30 ° C. In this case, the heat transfer coefficient was 27 W / ° C in the range of air temperatures 19-22 ° C. The calculated value of this value is 25 W / ° C.
В режиме эксплуатации измерения проводились в течение четырех зимних месяцев. Минимальное измеренное значение температуры отопительного прибора - 34,5°С, максимальное - 54,5°С.In operating mode, measurements were carried out during the four winter months. The minimum measured value of the heater temperature is 34.5 ° С, the maximum - 54.5 ° С.
Плотность распределения вероятностей для температуры отопительного прибора приведена на фиг. Возьмем выборку температуры через 0,5°С в пределах от 34,5 до 54,5°С, температуру воздуха примем равной 20°С. Произведем калибровку для нескольких значений Ткал, результаты представим в таблице 2.The probability distribution density for the temperature of the heater is shown in FIG. We take a sample of the temperature at 0.5 ° C in the range from 34.5 to 54.5 ° C, and we take the air temperature to be 20 ° C. We perform calibration for several values of T cal, the results represented in Table 2.
Заметим, что погрешность δРтепл. мала и, что выбрав наиболее оптимальную точку калибровки можно свести относительную систематическую погрешность отдаваемой тепловой энергии за счет измерения температуры практически к нулю. В нашем случае оптимальной точкой калибровки является
Предлагаемое техническое решение может быть использовано в системах мониторинга, контроля, учета и управления теплопотреблением как отдельного помещения, так и здания в целом.The proposed technical solution can be used in monitoring systems, control, accounting and management of heat consumption as a separate room, and the building as a whole.
Claims (2)
где αист - коэффициент теплоотдачи отопительного прибора [Вт/°С];
Сист - теплоемкость отопительного прибора, [Дж/°С];
t - текущее время [сек];
t - текущее время [сек],
после нахождение коэффициента теплоотдачи отопительная система приводится в рабочее состояние и тепловая мощность находится по формуле:
где
для перехода от тепловой мощности к тепловой энергии мгновенные значения тепловой мощности суммируются (интегрируются) во времени:
где i - номер отсчета во времени;
Δt - интервал взятия временных отсчетов; в общем случае Δt, может являться функцией средней рабочей температуры, которая изменяется во времени (например, сутки, месяц, отопительный сезон).1. The method of accounting for the thermal energy supplied by the heating device, which consists in the fact that in accordance with Newton-Richmann's law, the difference in the average temperatures of the heating device and air is measured, which is multiplied by the heat transfer coefficient of the heating device, found according to the reference data, or when measured in special laboratory conditions and the subsequent integration of the values of the obtained heat capacity in time for the selected observation interval, for example, for a month, characterized in that in order to increase the accuracy STI measurements at the beginning is the heat transfer coefficient for a given sample measured by discontinuing the heat supply to the heater, then measuring the temperature dependence of the cooling heating device, finding a rate of temperature change of said coefficient and calculating according to the formula:
where α East - heat transfer coefficient of the heating device [W / ° C];
With East - the heat capacity of the heater, [J / ° C];
t - current time [sec];
t - current time [sec],
after finding the heat transfer coefficient, the heating system is brought into working condition and the thermal power is found by the formula:
Where
for the transition from thermal power to thermal energy, instantaneous values of thermal power are summed (integrated) in time:
where i is the reference number in time;
Δt is the interval for taking time samples; in general, Δt may be a function of the average operating temperature, which varies over time (for example, day, month, heating season).
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013135623/28A RU2566641C2 (en) | 2013-07-29 | 2013-07-29 | Method of metering of heat energy supplied by heating device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013135623/28A RU2566641C2 (en) | 2013-07-29 | 2013-07-29 | Method of metering of heat energy supplied by heating device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2013135623A RU2013135623A (en) | 2015-02-10 |
RU2566641C2 true RU2566641C2 (en) | 2015-10-27 |
Family
ID=53281520
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013135623/28A RU2566641C2 (en) | 2013-07-29 | 2013-07-29 | Method of metering of heat energy supplied by heating device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2566641C2 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2019190341A1 (en) * | 2018-03-28 | 2019-10-03 | Техем Энерджи Сервисиз Гмбх | Method for determining the heat output of a heating device and heat cost allocator |
EA035722B1 (en) * | 2017-03-17 | 2020-07-30 | Техем Энерджи Сервисиз Гмбх | Method and device for determining heat output of a heater |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2145063C1 (en) * | 1998-10-26 | 2000-01-27 | Казанский государственный технический университет им.А.Н.Туполева | Method metering consumption of thermal energy by heating device and gear for its realization |
RU2273833C1 (en) * | 2004-07-20 | 2006-04-10 | Георгий Леонидович Чистов | Method of measuring discharge of thermal energy of user with vertical and other types of arrangement of thermal sources |
RU2403542C1 (en) * | 2009-11-11 | 2010-11-10 | Станислав Эдуардович Варыпаев | Device for accounting of thermal energy consumption in heating appliance and heating appliance |
RU115472U1 (en) * | 2011-05-04 | 2012-04-27 | Алексей Викторович Пуговкин | DEVICE FOR MEASURING THERMAL RESISTANCE OF A SEPARATE HEATING SYSTEM |
-
2013
- 2013-07-29 RU RU2013135623/28A patent/RU2566641C2/en active IP Right Revival
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2145063C1 (en) * | 1998-10-26 | 2000-01-27 | Казанский государственный технический университет им.А.Н.Туполева | Method metering consumption of thermal energy by heating device and gear for its realization |
RU2273833C1 (en) * | 2004-07-20 | 2006-04-10 | Георгий Леонидович Чистов | Method of measuring discharge of thermal energy of user with vertical and other types of arrangement of thermal sources |
RU2403542C1 (en) * | 2009-11-11 | 2010-11-10 | Станислав Эдуардович Варыпаев | Device for accounting of thermal energy consumption in heating appliance and heating appliance |
RU115472U1 (en) * | 2011-05-04 | 2012-04-27 | Алексей Викторович Пуговкин | DEVICE FOR MEASURING THERMAL RESISTANCE OF A SEPARATE HEATING SYSTEM |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Пуговкин А.В., Купреков С.В. и др., " Математическая модель теплоснабжения помещений для АСУ энергосбережения", Доклады ТУСУРа , N2(22) , часть 1, декабрь 2010, стр.293-298. Н.И.Муслимова, Д.Н.ушаров и др.,"Автоматизированная система поквартирного учета тепловой энергии", Доклады ТУСУРа , N2(24), часть 2, декабрь 2011, стр.232-237. * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EA035722B1 (en) * | 2017-03-17 | 2020-07-30 | Техем Энерджи Сервисиз Гмбх | Method and device for determining heat output of a heater |
WO2019190341A1 (en) * | 2018-03-28 | 2019-10-03 | Техем Энерджи Сервисиз Гмбх | Method for determining the heat output of a heating device and heat cost allocator |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2013135623A (en) | 2015-02-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20030139894A1 (en) | Apparatus and methods for monitoring and testing coolant recirculation systems | |
US20170176032A1 (en) | Virtual flow measurement system | |
Song et al. | Uncertainty analysis of a virtual water flow measurement in building energy consumption monitoring | |
Mathioulakis et al. | Uncertainty in estimating the performance of solar thermal systems | |
CN104483349A (en) | System and method for measuring heat exchange characteristics of tube bundle | |
RU2566641C2 (en) | Method of metering of heat energy supplied by heating device | |
CN104034378A (en) | Constant-current thermal gas mass flow meter and measuring method implemented by same | |
CN104215660A (en) | Method and system capable of simultaneously testing heat conduction coefficient and heat diffusion rate of solid material | |
CN112580183A (en) | Method for accurately controlling real-time flow of online learning water pump model | |
Alanazi et al. | New non-invasive thermal sensor design for a pipe flow | |
Bergsteinsson et al. | Estimating temperatures in a district heating network using smart meter data | |
Chen et al. | Ventilation rate measurements at a mechanically-ventilated pig finishing quad barn | |
CN105090084B (en) | Draught fan online monitoring system and method | |
KR20160023048A (en) | energy displayed gas meter for familly use and the using gas measuring method | |
CN207601643U (en) | Concrete surface protecting system and environmental index management system | |
CN102095507B (en) | Method for measuring smaller cooling liquid temperature difference in thermal balance of internal combustion engine by jointed thermocouples | |
CN1308225A (en) | Fast prediction thermometer based on new temperature measuring principle | |
CN108021157A (en) | Concrete surface protecting system and method | |
WO2008084217A1 (en) | Boiler performance indicator | |
RU2287789C1 (en) | Heat energy by-flat cost keeping method | |
RU2624593C1 (en) | Installation for verifying hot water meters | |
d’Accadia et al. | Engineering analysis of uncertainties in the performance evaluation of CHP systems | |
Sun et al. | Laboratory testing of flat oval transitions to determine loss coefficients (RP-1606) | |
RU2631007C1 (en) | Heat meter based on overhead sensors | |
Petrova et al. | Automation of monitoring the thermal conditions in a room |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
HE9A | Changing address for correspondence with an applicant | ||
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150730 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20171225 |