SK62696A3

SK62696A3 - Device for measuring consumption and losses of heat energy in the heat distribution systems

Info

Publication number: SK62696A3
Application number: SK62696A
Authority: SK
Inventors: Ladislav Grno
Original assignee: Ladislav Grno
Priority date: 1996-05-14
Filing date: 1996-05-14
Publication date: 1998-10-07

Abstract

Meradlo tepelnej energie odovzdanej teplonosným médiom transportovaným vo vedení (1), konštrukčne vytvorené ako merací úsek vedenia (1), ktorým prechádza aspoň časť celkového prietoku teplonosného média. Merací úsek vedenia (1) teplonosného média je opatrený aspoň jedným referenčným výmenníkom (2) tepla, ktorý je v tepelnom kontakte s teplonosným médiom. Merací úsek vedenia (1) teplonosného média je ďalej opatrený prvým snímačom (3) teploty teplonosného média na vstupe do referenčného výmenníka (2) a druhým snímačom (4) teploty teplonosného média na výstupe z referenčného výmenníka (2), pričom vedenie (1) teplonosného média je opatrené tretím snímačom (5) teploty teplonosného média v mieste vstupu do meraného objektu (7) a štvrtým snímačom (6) teploty teplonosného média v mieste výstupu z meraného objektu (7). Referenčný výmenník (2) tepla je opatrený referenčným tepelným vedením (8), obsahujúcim aspoň jeden normálový úsek (9) opatrený piatym snímačom (10) teploty začiatku normálového úseku (9) a šiestym snímačom (11) teploty konca normálového úseku (9) referenčného tepelného vedenia (8).Heat energy meter transmitted by heat transfer medium transported in the line (1), constructed as a measuring section of the line (1) through which it passes at least a portion of the total heat transfer fluid flow. The measuring section of the heat transfer medium line (1) is provided at least one heat exchanger (2), which is in thermal contact with the heat transfer medium. The measuring section of the heat transfer medium line (1) is further provided with a first temperature sensor (3) media at the input to the reference exchanger (2) and the other temperature sensor (4) of the heat transfer fluid at the outlet from the reference exchanger (2), with the line (1) the heat transfer fluid is provided with a third sensor (5) the temperature of the heat transfer fluid at the point of entry into the measured the object (7) and the fourth temperature sensor (6) heat transfer fluid at the point of exit from the measured object (7). A reference heat exchanger (2) is provided a reference thermal conduit (8) comprising at least one of the following: one normal section (9) provided with a fifth sensor (10) the temperature of the start of the normal section (9) and the sixth temperature sensor (11) of end of normal section (9) reference heat conduction (8).

Description

MERADLO ODBERU A STRÁT TEPELNEJ ENERGIE V TEPLOVODNÝCH ROZVODOCHMEASURING AND LOSS OF HEAT ENERGY IN HEATING SYSTEMS

Oblasť technikyTechnical field

Vynález sa týka meradiel odberu a strát tepelnej energie v teplovodných vedeniach.The invention relates to heat consumption meters and heat loss meters in hot water lines.

Doterajší stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

Tepelná energia sa v súčasnosti transportuje od dodávateľa k spotrebiteľovi prostredníctvom kvapalných alebo plynných médií v teplovodných potrubných rozvodoch.Thermal energy is currently transported from the supplier to the consumer via liquid or gaseous media in hot water pipelines.

Na vyhodnotenie odberu sa používajú meradlá tepelnej energie. Klasické meradlá tepelnej energie v teplovodných rozvodoch v systémoch s transportom tepelnej energie prostredníctvom kvapalných nestlačiteľných médií u ktorých nedochádza k zmene skupenstva sú založené na meraní prietoku a teplotného spádu, pričom tepelná kapacita média sa pokladá za známu veličinu. V systémoch, v ktorých sa prenos energie uskutočňuje médiom v plynnom stave, sa vykonávajú doplňujúce merania pomocných veličín ako napr. tlaku, absolútnej teploty, umožňujúce dostatočne presné vyhodnotenie energetického obsahu nosného média na vstupe a výstupe hodnoteného odberného miesta. Uvedené klasické meradlá sú ekonomicky značne náročné tým, že okrem pomerne nenáročného merania teploty vyžadujú aj meranie prietoku resp. aj tlaku vyžadujúce komplikovanú mechanickú konštrukciu snímačov ako aj náročné elektronické vyhodnocovacie zariadenie. V prípade montáže na existujúce rozvody je v prípade merania tlaku a prietoku potrebný naviac značný zásah do konštrukcie rozvodu. Z metrologického hľadiska je nevýhodou aj fakt, že tepelná kapacita média vstupujúca do výpočtu nameranej tepelnej energie nie je priamo meraná veličina ale používajú sa tabuľkové, resp. pomocnými meraniami zistené hodnoty, pričom jej hodnota môže byť signifikantne závislá od prevádzkových parametrov systému.Thermal energy meters are used to evaluate consumption. Conventional thermal energy meters in hot water distribution systems in systems with transport of thermal energy through non-compressible liquid non-compressible media are based on measurement of flow and temperature gradient, while the thermal capacity of the medium is considered a known quantity. In systems in which the transfer of energy is effected by the medium in the gaseous state, additional measurements of auxiliary quantities such as e.g. pressure, absolute temperature, allowing a sufficiently accurate evaluation of the energy content of the carrier medium at the inlet and outlet of the rated offtake point. These conventional gauges are economically demanding in that, in addition to the relatively low-temperature temperature measurement, they also require a flow rate measurement. and pressure requiring complicated mechanical construction of sensors as well as demanding electronic evaluation equipment. In the case of installation on existing pipelines, in addition to the measurement of pressure and flow, considerable intervention in the piping design is necessary. From the metrological point of view, the disadvantage is also the fact that the heat capacity of the medium entering the calculation of the measured thermal energy is not a directly measured quantity but it is used in tabular resp. values determined by auxiliary measurements, the value of which may be significantly dependent on the operating parameters of the system.

Klasické meradlá tepelnej energie sa uplatnili prakticky len v oblasti primárnych rozvodov resp. v oblasti merania priemyselnej resp. skupinovej spotreby tepelnej energie. Meranie individuálnej spotreby tepelnej energie u jednotlivých maloodberateľov sa z dôvodu vysokej ceny meradiel a technicky problematickej a nákladnej integrácie meradiel do existujúcich rozvodov prakticky nevykonáva. Meranie sa v takých to prípadoch nahradzuje buď rozpočítavaním kolektívne zmeranej spotreby podľa rôznych subjektívnych kritérií, alebo hodnotením individuálneho odberu pomocnými zariadeniami, ktorých údaje sa používajú ako základ na rozpočítavanie kolektívne zmeranej spotreby. Hodnotenie odberu pomocnými zariadeniami ako napr. odpamé banky, meradlá teploty radiátora, meradlá tepelného toku z časti radiátora s prepočtom na efektívnu plochu a pod. je značne nepresné a neobjektívne. Nevýhoda takýchto pomocných vyhodnocovacích zariadení je aj to, že ich údaje sú pomerne jednoducho manipulovateľné.Conventional heat energy meters have been used practically only in the area of primary distribution systems. in the field of industrial and group heat energy consumption. Due to the high price of meters and the technically problematic and costly integration of meters into existing distribution systems, the measurement of individual heat consumption by individual retail customers is practically not carried out. In such cases, the measurement shall be replaced either by the budgeting of collectively measured consumption according to different subjective criteria or by the assessment of individual consumption by ancillary equipment whose data is used as the basis for the budgeting of collectively measured consumption. Subscription evaluation by auxiliary devices such as detached banks, radiator temperature gauges, heat flow meters from the radiator part, calculated to the effective area, etc. is considerably inaccurate and biased. A disadvantage of such auxiliary evaluation devices is also that their data is relatively easy to manipulate.

Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION

Meradlo tepelnej energie odovzdanej teplonosným médiom v meranom objekte je vytvorené ako merací úsek vedenia teplonosného média, ktorý je konštrukčne vytvorený buď ako samostatná jednotka zabudovaná do rozvodu teplonosného média, alebo ako integrálna časť rozvodu teplonosného média, konštrukčne upravená tak, že týmto meracím úsekom vedenia prechádza aspoň časť celkového prietoku teplonosného média. Merací úsek vedenia teplonosného média je opatrený aspoň jedným referenčným výmenníkom tepla, ktorým prechádza teplonosné médium. Merací úsek vedenia teplonosného média je opatrený prvým snímačom teploty teplonosného média na vstupe do referenčného výmenníka tepla a druhým snímačom teploty teplonosného média na výstupe z referenčného výmenníka tepla. Vedenie teplonosného média je opatrené tretím snímačom teploty teplonosného média v mieste vstupu do meraného objektu a štvrtým snímačom teploty teplonosného média v mieste výstupu z meraného objektu.The heat energy meter transmitted by the heat transfer medium in the measured object is designed as a measuring section of the heat transfer line, which is designed either as a separate unit built into the heat transfer line, or as an integral part of the heat transfer line, at least part of the total flow rate of the heat transfer medium. The measuring section of the heat transfer medium line is provided with at least one reference heat exchanger through which the heat transfer medium passes. The measuring section of the heat transfer fluid line is provided with a first heat transfer medium temperature sensor at the inlet of the reference heat exchanger and a second heat transfer medium temperature sensor at the outlet of the reference heat exchanger. The heat transfer line is provided with a third heat transfer temperature sensor at the point of entry into the measured object and a fourth heat transfer temperature sensor at the point of exit from the measured object.

Referenčný výmenník môže byť opatrený referenčným tepelným vedením, obsahujúcim aspoň jeden normálový úsek opatrený piatym snímačom teploty začiatku normálového úseku a šiestym snímačom teploty konca normálového úseku tepelného vedenia.The reference heat exchanger may be provided with a reference thermal conduit comprising at least one normal section provided with a fifth normal temperature sensor of the normal section and a sixth end sensor of the normal section of the thermal conduit.

Referenčný výmenník môže byť opatrený elektronickým prvkom uspôsobeným na odovzdanie elektricky definovaného výkonu teplonosnému médiu.The reference exchanger may be provided with an electronic element adapted to transmit electrically defined power to the heat transfer medium.

Z hľadiska zmenšenia chyby merania je výhodné, ak merací úsek vedenia teplonosného média je aspoň v oblasti medzi prvým snímačom teploty a druhým snímačom teploty opatrený tepelnou izoláciou zamedzujúcou nedefinovanú výmenu tepla medzi teplonosným médiom a okolím.In order to reduce the measurement error, it is advantageous if the measuring section of the heat transfer line is at least in the region between the first temperature sensor and the second temperature sensor provided with thermal insulation preventing undefined heat exchange between the heat transfer medium and the environment.

Z hľadiska zmenšenia chyby merania je výhodné ak je referenčné tepelné vedenie opatrené tepelnou izoláciou zamedzujúcou nedefinovanú výmenu tepla medzi referenčným tepelným vedeným a okolím.In order to reduce the measurement error, it is advantageous if the reference thermal conduit is provided with thermal insulation to prevent undefined heat exchange between the reference thermal conduit and the surroundings.

Z konštrukčného hľadiska je výhodné, ak je referenčný výmenník je tvorený časťou steny vedenia teplonosného média.From a constructional point of view, it is advantageous if the reference exchanger is formed by part of the wall of the heat transfer medium conduit.

Z hľadiska presnosti merania energetického obsahu teplonosného média je výhodné, ak vedenie teplonosného média je aspoň v oblasti prvého snímača teploty a v oblasti druhého snímača teploty konštrukčne uspôsobené na vytvorenie vírivého prúdenia teplonosného média..From the point of view of measuring the energy content of the heat transfer medium, it is advantageous if the conduction of the heat transfer medium is designed at least in the region of the first temperature sensor and in the region of the second temperature sensor to create a swirling flow of the heat transfer medium.

Z hľadiska konštrukčnej jednoduchosti a a presnosti merania teplotného rozdielu je výhodné, ak prvý snímač teploty a druhý snímač teploty sú konštrukčne vytvorené ako jeden rozdielový teplotný snímač.From the viewpoint of design simplicity and accuracy of temperature difference measurement, it is advantageous if the first temperature sensor and the second temperature sensor are designed as one differential temperature sensor.

Z hľadiska konštrukčnej jednoduchosti a zmenšenia neistoty merania teplotného rozdielu je výhodné ak tretí snímač teploty a štvrtý snímač teploty sú konštrukčne vytvorené ako jeden rozdielový teplotný snímač.From the standpoint of design simplicity and to reduce the uncertainty of measuring the temperature difference, it is advantageous if the third temperature sensor and the fourth temperature sensor are designed as one differential temperature sensor.

Z hľadiska konštrukčnej jednoduchosti a zmenšenia neistoty merania teplotného rozdielu je výhodné ak piaty snímač teploty a šiesty snímač teploty sú konštrukčne vytvorené ako jeden rozdielový teplotný snímač.From the standpoint of design simplicity and to reduce the uncertainty of temperature difference measurement, it is advantageous if the fifth temperature sensor and the sixth temperature sensor are designed as one differential temperature sensor.

Na zamedzenie nedefinovaného tepelného toku medzi teplonosným médiom a vedením teplonosného média je výhodné, ak aspoň v okolí referenčného výmenníka tepla je vedenie opatrené tepelnou izoláciou teplonosného média od steny vedenia, alebo stena vedenia je vyhotovená z tepelne izolačného materiálu.To prevent undefined heat flow between the heat transfer medium and the heat transfer medium conduit, it is preferred that at least in the vicinity of the reference heat exchanger, the conduit is provided with thermal insulation of the heat transfer medium from the conduit wall or the conduit wall made of a heat insulating material.

Tepelný tok v referenčnom tepelnom vedení je možné vyvolať jeho pripojením k pomocnému výmenníku tepla. Pomocný výmenník tepla môže byť výhodne tvorený radiátorom chladeným okolitým vzduchom. Iná možnosť konštrukčného usporiadania je taká, pri ktorej pomocný výmenník tepla odovzdáva teplo teplonosnému médiu v tej časti vedenia teplonosného média, v ktorej je teplota média konštrukčne iná ako v mieste referenčného výmenníka, napr vo vratnom potrubí.The heat flow in the reference heat line can be induced by connecting it to the auxiliary heat exchanger. The auxiliary heat exchanger may advantageously consist of a radiator cooled by ambient air. Another design arrangement is one in which the auxiliary heat exchanger transfers heat to the heat transfer medium in that part of the heat transfer medium conduit in which the temperature of the medium is structurally different than at the location of the reference heat exchanger, e.g. in the return pipe.

Prehľad obrázkov na výkreseOverview of the figures in the drawing

Na obr.l je principiálne znázornený príklad meradla tepelnej energie1 is an example of a thermal energy meter

Na obr. 2 je principiálne znázornený príklad konštrukčného usporiadania meradla tepelnej energie s pomocným radiátoromIn FIG. 2 shows, in principle, an example of a thermal energy meter construction with an auxiliary radiator

Na obr. 3 je principiálne znázornený príklad konštrukčného usporiadania meradla tepelnej energie s pomocným rezistoromIn FIG. 3 shows in principle an example of a thermal energy meter with an auxiliary resistor

Príklady vyhotovenia vynálezuDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Obr.l principiálne znázorňuje meradlo tepelnej energie odovzdanej teplonosným médiom v meranom objekte ^vytvorené ako merací úsek vedenia J_teplonosného média, ktorý je konštrukčne vytvorený ako integrálna časť rozvodu teplonosného média. Merací úsek vedenia teplonosného média je opatrený jedným referenčným výmenníkom_2 tepla, ktorým prechádza teplonosné médium. Merací úsek vedenia teplonosného média je opatrený snímačom J_teploty teplonosného média na vstupe do referenčného výmenníka a snímačom.4 teploty teplonosného média na výstupe z referenčného výmenníka. Vedenie teplonosného média je ďalej opatrené snímačomJí teploty teplonosného média v mieste vstupu do meraného objektu _7_a snímačom ^teploty teplonosného média v mieste výstupu z meraného objektu.1 shows, in principle, a heat energy meter supplied by the heat transfer medium in the measured object formed as a measuring section of the heat transfer medium line, which is designed as an integral part of the heat transfer medium distribution. The measuring section of the heat transfer medium line is provided with one heat exchanger reference 2 through which the heat transfer medium passes. The measuring section of the heat transfer fluid line is provided with a heat transfer medium temperature sensor 11 at the inlet of the reference heat exchanger and a heat transfer medium temperature sensor 4 at the outlet of the reference heat exchanger. The heat transfer line is further provided with a heat transfer temperature sensor at the point of entry into the measured object 7 and a heat transfer temperature sensor at the point of exit from the measured object.

Referenčný výmenník tepla je opatrený referenčným tepelným vedením 8^ obsahujúcim jeden normálový úsek 9 opatrený snímačom JO teploty začiatku normálového úseku a snímačom 11 teploty konca normálového úseku referenčného tepelného vedenia.The reference heat exchanger is provided with a reference thermal conduit 8 comprising one normal section 9 provided with a normal section start temperature sensor 10 and an end section normal section temperature temperature sensor 11.

Obr.2 principiálne znázorňuje príklad konštrukčného usporiadania meradla tepelnej energie. Referenčný výmenník je tvorený perforovaným diskom z tepelne vodivého materiálu. Integrálnou súčasťou referenčného výmenníka tepla je referenčné tepelné vedenie obsahujúce normálový úsek 9 opatrený snímačom lOteploty začiatku normálového úseku a snímačom 11 teploty konca normálového úseku referenčného tepelného vedenia. Referenčné tepelné vedenie je tepelne vodivo pripojené k pomocnému výmenníku 19 tepla vytvorený ako radiátor chladený okolitým vzduchom. V mieste snímača3 teploty teplonosného média na vstupe do referenčného výmenníka a snímača 4 teploty teplonosného média na výstupe z referenčného výmenníka je umiestnený perforovaný disk zabezpečujúci homogenizáciu teploty teplonosného média v mieste merania teploty.Fig. 2 shows, in principle, an example of the thermal energy meter construction. The reference exchanger consists of a perforated disk of thermally conductive material. An integral part of the reference heat exchanger is a reference heat conduit comprising a normal section 9 provided with a normal section start temperature sensor 10 and an end temperature normal section temperature sensor 11. The reference thermal conduit is a thermally conductive connected to an auxiliary heat exchanger 19 formed as a radiator cooled by ambient air. At the location of the heat transfer medium temperature sensor 3 at the inlet of the reference heat exchanger and the heat transfer medium temperature sensor 4 at the outlet of the reference heat exchanger, a perforated disk is provided to homogenize the heat transfer medium temperature at the temperature measurement point.

Obr.3 principiálne znázorňuje príklad konštrukčného usporiadania meradla tepelnej energie v ktorom referenčný výmenník 2 tepla je opatrený elektrickým rezistorom 12. Príkon rezistora je prostredníctvom referenčného výmenníka odovzdávaný teplonosnému médiu.Fig. 3 shows, in principle, an example of a thermal energy meter construction in which the reference heat exchanger 2 is provided with an electrical resistor 12. The power input of the resistor is transmitted to the heat transfer medium by the reference exchanger.

Priemyselná využiteftiosť’Industrial utilization ’

Meradlo odberu tepelnej energie podfa vynálezu je možné využiť v oblasti merania odberu tepelnej energie dodávanej teplovodnými vedeniami. Vzhľadom k nízkym realizačným a montážnym nákladom, jednoduchej integrácie do existujúcich rozvodov a odolnosti voči nežiaducej manipulácii je výhodné využitie meradla podľa vynálezu v oblasti merania individuálnych odberov tepla v bytoch.The thermal energy take-off meter according to the invention can be used in the field of measuring the heat energy take-off supplied by hot water lines. Due to the low implementation and assembly costs, simple integration into existing distribution systems and resistance to unwanted manipulation, it is advantageous to use the meter according to the invention in the field of measuring individual heat demand in apartments.

Claims

1 / A heat energy meter transmitted in a measured object (7) by a heat transfer medium transported in a conduit (1), designed as a measuring section of a conduit (1) passing at least a part of the total heat transfer medium flow, the heat transfer medium measuring section (1) is provided with a first heat transfer medium temperature sensor (3) at the inlet to the reference heat exchanger (2) and a second heat transfer medium temperature sensor (3); a heat transfer fluid temperature sensor (4) at the outlet of the reference heat exchanger (2), the heat transfer fluid line (1) being provided with a third heat transfer fluid temperature sensor (5) at the point of entry into the measured object (7) and a fourth heat transfer temperature sensor (6) media at the exit point of the measured object (7).

Thermal energy meter according to claim 1, characterized in that the reference heat exchanger (2) is provided with a reference thermal conduit (8) comprising at least one normal section (9) provided with a fifth start temperature sensor (10) and by a sixth end temperature sensor (11) of the normal section (9) of the reference thermal conduit (8).

3 / Thermal energy meter according to claim 1, characterized in that the reference heat exchanger (2) is provided with an electronic element (12) adapted to transmit an electrically defined power input to the heat transfer medium.

Thermal energy meter according to Claims 1 to 3, characterized in that the measuring section of the heat transfer line (1) is provided at least in the region between the first temperature sensor (3) and the second temperature sensor (4) with thermal insulation (13).

Thermal energy meter according to claim 2, characterized in that the reference thermal conduit (9) is provided with thermal insulation (14) from the environment.

6. The thermal energy meter according to claim 1, characterized in that the reference heat exchanger (2) is formed by part of the wall of the heat transfer medium conduit (1).

7. The thermal energy meter as claimed in claim 1, wherein at least in the region of the first temperature sensor and the second temperature sensor, the heat transfer line is designed to create a vortex flow and temperature homogenization of the heat transfer medium.

Thermal energy meter according to Claims 1 to 7, characterized in that the first temperature sensor (3) and the second temperature sensor (4) are designed as one differential temperature sensor (15).

Thermal energy meter according to Claims 1 to 8, characterized in that the third temperature sensor (5) and the fourth temperature sensor (6) are designed as one differential temperature sensor (16).

Thermal energy meter according to Claims 1 to 9, characterized in that the fifth temperature sensor (10) and the sixth temperature sensor (11) are designed as one differential temperature sensor (17).

Thermal energy meter according to Claims 1 to 10, characterized in that the heat transfer line (1) is provided at least in the vicinity of the heat exchanger reference (2) with thermal insulation (18) of the heat transfer medium from the wall (1) or the wall ( 1) is made of a thermally insulating material.

Thermal energy meter according to Claims 1 to 11, characterized in that the reference thermal conduit (8) is thermally conductive connected to the auxiliary heat exchanger (19).

Thermal energy meter according to claim 12, characterized in that the auxiliary heat exchanger (19) is formed by a radiator cooled by ambient air.

14. A heat energy meter according to claim 12, characterized in that the auxiliary heat exchanger (19) is located in the heat transfer medium line at a location where the heat transfer medium has a structurally different temperature than that of the reference exchanger (2).