SK62696A3 - Meradlo odberu a strát tepelnej energie v teplovodných rozvodoch - Google Patents

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).

Description

MERADLO ODBERU A STRÁT TEPELNEJ ENERGIE V TEPLOVODNÝCH ROZVODOCH

Oblasť techniky

Vynález sa týka meradiel odberu a strát tepelnej energie v teplovodných vedeniach.

Doterajší stav techniky

Tepelná energia sa v súčasnosti transportuje od dodávateľa k spotrebiteľovi prostredníctvom kvapalných alebo plynných médií v teplovodných potrubných rozvodoch.

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.

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.

Podstata vynálezu

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.

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.

Referenčný výmenník môže byť opatrený elektronickým prvkom uspôsobeným na odovzdanie elektricky definovaného výkonu teplonosnému médiu.

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.

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.

Z konštrukčného hľadiska je výhodné, ak je referenčný výmenník je tvorený časťou steny vedenia teplonosného média.

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..

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.

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.

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.

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.

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.

Prehľad obrázkov na výkrese

Na obr.l je principiálne znázornený príklad meradla tepelnej energie

Na obr. 2 je principiálne znázornený príklad konštrukčného usporiadania meradla tepelnej energie s pomocným radiátorom

Na obr. 3 je principiálne znázornený príklad konštrukčného usporiadania meradla tepelnej energie s pomocným rezistorom

Príklady vyhotovenia vynálezu

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.

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.

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.

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.

Priemyselná využiteftiosť’

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.

Claims (14)

1/ Meradlo tepelnej energie odovzdanej v meranom objekte (7) teplonosným médiom transportovanom vo vedení (1), konštrukčne vytvorené ako merací úsek vedenia (1) ktoiým prechádza aspoň časť celkového prietoku teplonosného média, vyznačené tým, že merací úsek vedenia (1) teplonosného média je opatrený aspoň jedným referenčným výmenníkom (2) tepla, ktorý je v tepelnom kontakte s teplonosný médiom, pričom merací úsek vedenia (1) teplonosného média je 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)..

2/ Meradlo tepelnej energie podľa bodu 1, vyznačené tým, že 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).

3/ Meradlo tepelnej energie podľa bodu 1, vyznačené tým, že referenčný výmenník (2) tepla je opatrený elektronickým prvkom (12) uspôsobeným na odovzdanie elektricky definovaného príkonu teplonosnému médiu.

4/ Meradlo tepelnej energie podľa bodov 1 až 3, vyznačené tým, že merací úsek vedenia (1) teplonosného média je aspoň v oblasti medzi prvým snímačom (3) teploty a druhým snímačom (4) teploty opatrený tepelnou izoláciou (13) od okolia,

5/ Meradlo tepelnej energie podľa bodu 2, vyznačené tým, že referenčné tepelné vedenie (9) opatrené tepelnou izoláciou (14) od okolia.

6/ Meradlo tepelnej energie podľa bodov 1 až 5, vyznačené tým, že referenčný výmenník (2) tepla je tvorený častou steny úseku vedenia (1) teplonosného média.

7/ Meradlo tepelnej energie podľa bodov 1 až 6, vyznačené tým, že vedenie (1) teplonosného média je aspoň v oblasti prvého snímača (3) teploty a druhého snímača (4) teploty konštrukčne uspôsobené na vytvorenie vírivého prúdenia a teplotnej homogenizácie teplonosného média.

8/ Meradlo tepelnej energie podľa bodov 1 až 7, vyznačené tým, že prvý snímač (3) teploty a druhý snímač (4) teploty sú konštrukčne vytvorené ako jeden rozdielový teplotný snímač (15).

9/ Meradlo tepelnej energie podľa bodov 1 až 8, vyznačené tým, že tretí snímač (5) teploty a štvrtý snímač (6) teploty sú konštrukčne vytvorené ako jeden rozdielový teplotný snímač (16).

10/ Meradlo tepelnej energie podľa bodov 1 až 9, vyznačené tým, že piaty snímač (10) teploty a šiesty snímač (11) teploty sú konštrukčne vytvorené ako jeden rozdielový teplotný snímač (17).

11/ Meradlo tepelnej energie podľa bodov 1 až 10, vyznačené tým, že vedenie (1) teplonosného média je aspoň v okolí referenčného výmenníka (2) tepla opatrené tepelnou izoláciou (18) teplonosného média od steny vedenia (1), alebo stena vedenia (1) je vyhotovená z tepelne izolačného materiálu.

12/ Meradlo tepelnej energie podľa bodov 1 až 11, vyznačené tým, že referenčné tepelné vedením (8) je tepelne vodivo pripojené k pomocnému výmenníku (19) tepla.

13/ Meradlo tepelnej energie podľa bodu 12, vyznačené tým, že pomocný výmenník (19) tepla je tvorený radiátorom, chladeným okolitým vzduchom.

14/Meradlo tepelnej energie podľa bodu 12, vyznačené tým, že pomocný výmenník (19) tepla je umiestnený vo vedení teplonosného média v mieste v ktorom má teplonosné médium konštrukčne inú teplotu ako je teplota v mieste referenčného výmenníka (2).