SK33693A3 - Spôsob merania a regulácie tepla a zariadenie na uskutočnenie tohto spôsobu - Google Patents

Abstract

Zariadenie pozostáva z nastaviteľného termostatického regulátora (1), zo snímača (2) tlaku pi pred prietočným prierezom termostatického regulátora, snímača (3) tlaku P2 za prietočným prierezom termostatického regulátora, snímačov (5, 6) teploty ti a h na vstupe a výstupe ohrievacieho telesa (8) a snímača (4) tlaku p prívodu ohrievacej sústavy. Signály zo snímačov tlaku a teploty sú privedené do kalorimetrického počítadla (7), ktoré z nich vypočítava prietok a spotrebu tepla a súčasne sa termostatickým regulátorom (1) udržuje požadovaná teplota.

Description

Spôsob merania a regulácie tepla a zariadeni<?na uskutočnenie tohoto spôsobu.

Oblasť techniky.

Vynález sa týka nového spôsobu merania a regulácie tepla vykurovacieho telesa (telies) pri vertikálnom i horizontálnom rozvode teplonosného média v miestnostiach, bytoch a budovách. Nový' spôsob merania tepla vychádza z merania prietoku a teploty na vstupe a merania teploty teplonosného média na výstupe z vykurovacieho telesa. Súčasne rieši termostatizáciu požadovanej teploty miestnosti, systém účtovania spotreby tepla v miestnosti, byte a budove. Tento spôsob merania spotreby tepla je neovplyvniteľný a spolu s meraním tepla na vstupe do budovy, slúži pre stanovenie strát v rozvodoch v budove a stanovenie zvýšenej spotreby tepla v rôznych nadpivničných a strešných miestnostiach a bytoch.

Charakteristika doterajšieho stavu techniky.

Do vykurovacích telies miestností bytov a budov sa teplo dostáva cirkuláciou média zo zdrojov tepla, ktoré sa ochladené vracia späť pričom treba zistiť spotrebu tepla v jednotlivých miestnostiach, bytoch, budovách a vyúčtovať poplatok za spotrebu tepla s cieľom efektívneho využitia tepla.

Na zabezpečenie tejto úlohy sú v podstate k dispozícii dva systémy.

Jeden systém je založený na absolútnom meraní tepla, t. j. na meraní prietoku prietokomerom teplonosného média do bytu a meraní teplôt teplonosného média na vstupe a výstupe z bytu. Tento systém je možné použiť pre byty s horizontálnym rozvodom teplonosného média a pri meraní sporeby tepla pre celé budovy. Termostatizácia teploty v miestnosti je riešená termostatickými ventilmi montovanými na každé vyhrievacie teleso zvlášť. Účtovanie za spotrebované teplo je možné len za tie vykurovacie telesá, ktoré sú v okruhu merača tepla.

Druhý spôsob je založený na systéme tepelnej pohody rozdeľovačov spotrebovaného tepla na vykurovanie alebo na systéme, ktoré si však vyžadujú okrem tohoto absolútne meranie spotrebovaného tepla na vstupe do budovy. Pomocou týchto rozdeľovačov iba rozdelíme nameranú spotrebu tepla na vstupe do budovy' na jednotlivé miestnosti alebo byty.

Rozdeľovače tepla sa montujú na presne určené miesto vykurovacieho telesa na základe presne nameraných a nastavených parametrov príslušného ohrevného telesa pri meraní teploty povrchu ohrevného telesa a teploty v núestnosti, pričom sa vychádza z výkonu vykurovacieho telesa.

Spôsob rozdeľovania na základe systému tepelnej pohody používa meranie teploty v mieste bytu s najstabilnejšou teplotou. Tieto systémy pracujú na základe údajov tepelného výkonu ohrevného telesa, ktorý sa mení s teplotou a na základe rozdielu teplôt vykurovacieho telesa a núestnosti. Tento princíp sa využíva v domoch s vertikálnym rozvodom teplonosného média.

Termostatizácia teploty v miestnosti je riešená nastaviteľnými termostatickými ventilmi, montovanými na každé vykurovacie teleso zvlášť.

Podrobný popis a využitie môžeme vidieť v technických podkladoch firiem : Techem GmbH Soanestrasse 1, 6000 Frankfurt 71, Fläkt Gesellschaft m.b.H. Dirmhimgasse 110 Wien, istá GmbH FriedrichKoenig Strasse35, D 6800 Mannheim 1, atd.

Návod}' týchto spôsobov merania, rozdeľovania a účtovania spotreby tepla v miestnostiach, bytoch a v budovách sú v tom, že teplota vykurovacieho telesa a teplota v miestnosti meraná u rozdeľovačov tepla na základe ktorých sa posudzuje odovzdané teplo vykurovacím telesom, nezodpovedá presne odovzdanému teplu. Výrobcovia udávajú relatívnu odchýlku až 12%. Pritom sú tieto rozdeľovače tepla ovplyvniteľné.

Vychádzajúc z tejto skutočnosti pri rozdeľovaní spotreby tepla nameraného na vstupe do budovy, absolútnym meračom tepla založeným na meraní prietoku a rozdielu teplôt je celý systém rozúčtovania veľmi nepresný. Oba systémy pri horizontálnom i vertikálnom rozvode teplonosného média naviac vyžadujú pre každé vykurovacie teleso termostatický ventil pre termostatizáciu teploty v miestnosti.

Tieto princípy merania a rozdeľovania spotreby vykurovacieho tepla nevytvárajú predpoklady pre stanovenie a zohľadnenie vyššej spotreby tepla v rožných, nadpivničných a v strešných miestnostiach a bytoch. Tiež neumožňujú vyhodnotenie strát tepla v rozvodoch v budove. Taktiež doterajší systém vyúčtovania nákladov na spotrebu tepla podľa štvorcových metrov vykurovacej plochy, nezainteresováva spotrebiteľov na šetrení energiou, nakoľko nie je založený na možnosti ovplyvňovania spotreby tepla spotrebiteľom, reguláciou a meraním skutočne odobratého tepla.

Ostatné spôsoby merania a rozčítavania spotreby tepla sú týmto podobné a v podstate sa neodlišujú. Podobný je i najstarší ZPA Merač tepla Calom a dalšie v súčasnosti patentované.

Podstata vy nálezu.

Teraz bol zistený neovplyvniteľný nový spôsob merania a regulácie tepla vykurovacieho telesa pri vertikálnom i horizontálnom rozvode teplonosného média v miestnostiach, bytoch a v budovách.

. Výnález berie za základ metódu pomocou ktorej je možné bez zásahu do inštalovaného vykurovacieho telesa zabezpečiť teké presné meranie odovzdaného množstava vykurovacieho tepla ohrevným telesom, že. meradlo bude schopné metrologického overenia. Vychádza sa z toho, že je možné nastavovať a automaticky regulovať požadovanú teplotu v miestnosti, a na základe merania prietoku a rozdielu teplôt na vykurovacom telese bude možné zaznamenať množstvo tepla odovzdaného inštalovaným vykurovacím telesom. Merač tepla sníma fyzikálne veličiny potrebné na stanovenie množstva tepla, matematicky ich spracováva a súčasne slúži ako regulátor teploty v miastnosti s nastaviteľnou teplotou. Merač tepla pracuje podľa platnej rovnice pre výpočet odovzdaného tepla :

Q = K.V.(t₁-t₂) v(J) pričom :

K - je tepelný súčiniteľ, ktoiý je funkciou vlastnosti teplonosnej kvapaliny ( vody ) závislý od jej teploty' a tlaku

V - je objem teplonosnej kvapaliny (vody ) pretečenej cez ohrevné teleso v f m³) (tj -1₂) - je rozdiel teplôt teplonosnéj kvapaliny na vstupe a výstupe z ohrevného telesa v ( C° ) h, - h,

K = —--7 . p

- 7 pričom :

p -je hustota teplonosnej kvapaliny ( vody ) pri teplote t_t v ( kg.m'³ ) h[ - h, - sú špecifické etalpie teplonosnej kvapaliny ( vody ) v ( kJ.kg'¹) pri teplote t_t na vstupe a teplote t, na výstupe z ohrevného telesa.

Merač tepla kombinovaný s termostatickým regulačným ventilom sa skladá z nasledovných častí, ktoré je možné overovať i samostatne ako členy merača tepla :

1. Elektronické kaloritmetické počítadlo /7/ množstva tepla podľa rovnice

Q = K.V.(t₁-t₂) násobí konštantu K pretečeným ojemom V a rozdielom teplôt (tj -1,).

Počítadlo môže byť v prevedení ako miestne s diaľkovým prenosom, alebo združené pre byt, budovu s voľbou ukazovania pretečeného objemu, teploty f a tj, rozdielu teplôt a tepla.

2. Snímače teploty /5,6/ na vstupe z ohrevného telesa sú montované napríklad do T trubkového kusu pričom teplotné snímače sa montujú do tretieho otvoru T trubkového kusu.

3. Termostatický ventil /1/ na reguláciu a meranie prietoku teplonosného média má dve funkcie :

Jedna je regulácia nastaviteľnej teploty v miestnosti s termostatickým ventilom. Termostatický regulátor slúži k priamočiarej regulácii ventilu. Regulačná kuželka ventilu je priamo ovládaná termostatickým regulátorom, a na základe teploty v miestnosti reguluje prietok teplonosnej tekutiny cez ohrevné teleso. Termostatický ventil zabezpečuje hospodárenie teplom, kompenzuje vplyvy dodatočne privedeného tepla vyvíjaného v domácnosti elektrickými a plynovými spotrebičmi, stenami susedných miestností a slnečným žiarením.

Druhá funkcia je v tom, že slúži súčasne na meranie prietoku teplonosnej tekutiny cez ohrevné teleso. Na ventile s lineárnou charakteristikou prietok stúpa úmerne so zdvihom kúželky. Napr. 50% - ný zdvih dáva 50% - né množstvo, to znamená, že prietok je daný polohou regulačnej kúželky. Nakoľko zmenou prietoku sa mení tlakový spád v sústave, mení sa i lineárna charakteristika ventilu. Túto zmenu charakteristiky však môžeme vyjadriť pomerom ( p_t - p,) /p t.j. pomerom tlakového spádu na ventile p₁ - p₂ , ktorý je úmerný prietoku a zmene tlaku v sústave. Tlak p_t je tlak pred prietočným prierezom ventilu a tlak p, je tlak za prietočným prierezom ventilu. Zmeny lineárnej cherakteristiky ventilu sú vyjadrené zákonom pomeru ( - p₂ ) /p čún sa určí skutočný pretečený ojem teplonosnej tekutiny. Ventil je konštruovaný tak, že sa sníma tlak pred a za prietokovým prierezom ventilu a snímanie tlakovej zmeny v sústave sa sníma v prívodnom potrubí teplonosnej kvapaliny. Signály zo snímačov tlaku a polohy kúželky ventilu sú privedené do elektronického počítadla pretečeného objemu, ktoré vypočítava okamžitý⁷ prietok a celkový prietok podľa vzťahu lineárnej charakteristiky ventilu upravenej pomerom zmeny tlakového spádu na ventile k tlakovej zmene v sústave.

4. Kalorimetrické počítadlo pracuje nasledovne.

Signál prietoku a teplotnej diferencie teplonosnej kvapaliny je privedený do elektronického kalometrického počítadla, ktoré vypočítava okamžitú spotrebu tepla, celkovú spotrebu tepla a súčasne sa udržuje teplota miestnosti termostatickým regulátorom.

Tento merač a regulátor tepla vykurovacieho telesa umožňuje nasledovný spôsob účtovania spotreby tepla v miestnosti, byte a v budove. Meraním tepla na vstupe do budovy⁷, ktorá obsahuje niekoľko samostatných účtovacích bytov’ alebo miestností, vieme určiť spotrebu tepla v celej budove. Teraz zisteným novým spôsobom merania tepla na vykurovacích telesách vieme určiť sporebu tepla všetkých vykurovacích telies v budove. Rozdiel, nanameraného tepla na vstupe do budovy a súčtu nameraného tepla na všetkých vykurovacích telesách v budove nám udáva sporebu ( straty ) tepla v rozvodoch v budove a v miestnostiach. Tento rozdiel môžeme rozdeliť na všetkých sporebiteľov tepla v budove, a to úmerne k odobratému teplu na byt a miestnosť.

Riešenie zvýšenej sporebv tepla v rožných, nadpivničných a strešných miestnostiach riešime tak. že za ustáleného vykurovania naštvime vo všetkých miestnostiach tepelnú pohodu, t.j. vykurovanie na rovnakú teplotu v miestnostiach, a tým zistíme percentuálne zvýšenie spotreby tepla týchto miestností. Tento percentuálny rozdiel za vykurovacie obdobie odčítame od týchto miestností a rovnakým dielom rozúčtujeme na všetky miestnosti.

Celý tento systém sa dá tiež riešiť zavedením koeficientov alebo percentuálnych pomerov. Po takto vykalkulovanej spotrebe tepla sa môžu ponecháť iba merania meračmi spotreby tepla vykurovacích telies, lebo pomer spotreby tepla bude zachovaný počas celej doby, pokiaľ sa nezmenia izolácie rozvodov.

Priemyselné využitie teraz zisteného spôsobu merania a regulácie spotreby tepla je vo všetkých budovách, bytoch a miestnostiach bez ohľadu na systém rozvodu teplonosného média. Jeho hromadná výroba pre všetky miestnosti, byty a budovy vytvára podmienky pre kvalitnú výrobu s malými finančnými nákladmi.

Príklad uskutočnenia vynálezu.

Ventil vyhrievacieho telesa s termostatickým regulátorom k priamočinnej regulácii opatrený snímaním tlaku pred prietočným prierezom ventilu a snímaním tiaku za prietočným prierezom ventilu s lineárnou charakteristikou je namontovaný na vstup do ohrevného telesa. Signály zo zdvihu regulačnej kuželky ventilu tlaku pred, tlaku za ventilom a tlakovej zmeny v ohrevnej sústave sú privedné do elektronického počítadla prietoku, kde výpočet prietoku na základe lineárnej charakteristík)' ventilu je upravovaný na základe zmeny pomeru tlaku na vstupe mínus tlaku na výstupe k tlaku v sústave. Meranie teploty teplonosného média je pomocou T trubkových kusov, namontovaných na vstup a výstup ohrevného telesa, kde do tretieho otvoru T trubkového kusu sú namontované teplotné snímače. Výpočet tepla vykonáme elektronickým kalorimetrickým počítadlom.

Elektronické počítadlo funguje digitálne cez binárny počítač, ktorý Ukazuje namerané hodnoty a zapamätáva si požadované údaje. Stlačením klávesy sa môžu vyvolať na displeji požadované hodnoty. Všetky elektronické obvody sú napájané monočlánkom. Počítadlo počíta a pracuje rovnako ako pri klasickom merači tepla s prietokomerom a dvoma snímačmi teploty. Celé elektronické zapojenie je umiestnené v púzdre, zabezpečenom voči manipulácii, ktoré je možné zaplombovať. Podobne je riešená i montáž snímačov tlaku, teploty a zariadenia, aby ho bolo možné zabezpečiť montážnymi plombami.

Využiteľnosť v priemysle.

Prístroj podľa vynálezu je možné využiť všade, kde je treba merať spotrebu tepla odovzdanú ohrevnými telesami, kde je treba stanoviť stratu tepla v rozvodoch teplonosného média v objektoch, bytoch a miestnostiach.

Merací a regulačný prístroj tepla je využiteľný hlavne v platobnom styku pri spotrebe tepla v bytoch a miestnostiach objektov po vykonaní jeho skúšky typu, ako určeného pracovného meradla. Jeho princíp merania je založený na absolútnej metóde. Meria prietok teplotnú diferenciu teplonosného média a reguluje teplotu v miestnosti.

PATENTOVÉ NÁROKY.

Claims (3)

1. Zariadenie na meranie a reguláciu tepla vyznačujúce sa tým, že pozostáva z nastavitelného termostatického regulátora /1/, zo snímača /2/ tlaku p_t pred prietočným prierezom termostatického regulátora, snímača /3/ tlaku p₂ za prietočným prierezom termostatického regulátora a z kalometrického počítadla /7/.

2. Zariadenie na meranie a reguláciu tepla podľa budu 1. sa vyznačuje tým, že obsahuje snímače /5,6/ teploty t, a na vstupe a výstupe ohrievacieho telesa a snímač /4/ tlaku p v prívode ohrievacej sústavy.

3. Spôsob merania a regulácie tepla vyznačujúci sa tým, že sa sníma teplota pred a za ohrievacím telesom /8/, tlak pred a za prietočným prierezom termostatického regulátora /1/, tlak v prívode ohrievacej sústavy a tieto údaje sa spracovávajú v kalometrickom počítadle M.