СИСТЕМА ИЗМЕРЕНИЯ И УЧЕТА ПОКВАРТИРНОГО ПОТРЕБЛЯЕМОГО ТЕПЛА В СИСТЕМАХ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ
MEASURING AND ACCOUNTING SYSTEM OF HEAT CONSUMPTION PER EACH FLAT IN HEAT SUPPLY SYSTEMS

Изобретение относится к области теплоснабжения многоэтажных жилых и промышленных объектов и может быть использовано в жилищно-коммунальном хозяйстве для измерения и учета расхода тепла в однотрубных системах теплоснабжения, с целью экономии и сохранения тепла.
Известно техническое решение по патенту РФ №2144162, кл. F24D 19/10, в котором предлагается автоматизированная система для измерения и учета расхода теплоносителя и тепла в системах теплоснабжения, при этом датчики температуры установлены на приеме и выходе насосной установки источника тепла. Однако в данном техническом решении измеряется суммарное значение расхода теплоносителя и тепла, что не дает истинной картины потребления тепла индивидуальным потребителем.
Известно техническое решение по патенту РФ №2188359, кл. F24D 3/09, 2001 г. Данная квартирная система отопления содержит прямой и обратный трубопроводы. От прямого трубопровода через запорное устройство, расположенное на лестничной площадке, теплоноситель поступает на квартирное запорное устройство и через теплосчетчик теплоноситель распределяется по квартире. Устанавливая необходимую температуру в квартире на задатчике, автоматические устройства системы обеспечивают постоянную температуру в соответствии с коррекцией наружной температуры воздуха по датчикам температуры, расположенным на улице и в помещении, посредством регулятора (вентиля) поступления теплоносителя. Данное техническое решение очень сложно в конструктивном выполнении, так как имеются в наличии два запорных устройства а, кроме того, счетчики показывают температуру воздуха в квартире, а не количество потребленного тепла и на основании разницы с температурой воздуха на улице с помощью автоматических устройств обеспечивают постоянную температуру воздуха помещения квартиры с коррекцией на изменение наружной температуры.
Наиболее близким техническим решением является «Способ отопления помещений многоэтажных зданий и устройство, его реализующее», по патенту РФ №2154239, кл. F24D 19/10, в котором предложена однотрубная система отопления, содержащая трубопровод с последовательно установленными нагревательными приборами в квартирах на этажах зданий и датчиками тепла, один из которых установлен в помещении первого этажа, а второй в помещении на N-м этаже. Недостатком этого технического решения является то, что датчики измеряют температуру воздуха в помещениях на этажах, а не тепло, отданное теплоносителем, что искажает истинную картину потребления тепла в каждой квартире.
Задачей настоящего изобретения является создание простой системы поквартирного учета потребления тепла, используя для этого измерение непосредственно разницы температур теплоносителя, при входе и выходе из конкретной квартиры.
Поставленная задача достигается тем, что система измерения и учета поквартирного потребления тепла в системах теплоснабжения, включающая источник тепла, подающий трубопровод с последовательно соединенными поквартирными отопительными приборами и датчики измерения температуры, характеризуется тем, что система снабжена датчиками измерения температуры теплоносителя, установленными на трубопроводе при входе в каждую квартиру, причем каждый датчик выполнен в виде капсулы, представляющей собой стакан со ступенчатым дном, причем донная ступень изготовлена из материала с высоким коэффициентом теплопроводности и выполнена в виде наружного глухого тонкостенного патрубка, на внутренней боковой поверхности которого выполнена резьба, на которой жестко закреплена вставка, выполненная в виде снабженного внешней резьбой стержня, снабженного продольной сквозной прямоугольной канавкой, при этом во внутренней полости капсулы установлен измерительно-передающий модуль, состоящий из измеряющей температуру печатной платы, снабженной хвостовиком с закрепленным на нем термочувствительным элементом на конце, а хвостовик размещен в прямоугольной канавке вставки и печатной платы беспроводной связи, включающей элемент инициализации, а верхние и нижние торцы плат посредством герметика закреплены соответственно в верхнем и нижнем основаниях корпуса, в зоне верхнего основания которого установлены элемент питания и антенна для передачи информации на счетчик тепловой энергии и/или индикатор температуры, а наружная поверхность верхней части капсулы выполнена ступенчатой, причем ступени разделены кольцевым выступом, выполненным с диаметрально расположенными лысками, при этом ступени выполнены с резьбой, посредством нижней ступени капсулу закрепляют либо на тройник трубопровода, либо непосредственно на трубопровод, а на верхней ступени установлен колпачок, снабженный вентиляционными отверстиями.
На фиг.1 представлена система измерения и учета поквартирного потребляемого тепла, на фиг.2 - датчик измерения температуры потребляемого тепла, установленный в тройнике трубопровода, на фиг.3 - капсула в разрезе со снятой крышкой, на фиг.4 - вид сверху фиг.3 с частичным разрезом, на фиг.5 - измерительно-передающий модуль, на фиг.6 - вариант установки датчика непосредственно на трубопроводе.
Система содержит, по меньшей мере, один трубопровод 1 тепловой сети с поквартирными отопительными приборами 2, т.е. источниками потребления тепла - радиаторами, расположенными последовательно по стояку 3 в каждой квартире на этажах с 1-го по n-й, и датчики 4 измерения температуры, установленные на тройниках 5 трубопровода на входе в каждую квартиру перед отопительными приборами, а также перед перемычками 33 между входящим 35 и выходящим 36 патрубками отопительного прибора 2 и вентилями 34 этих патрубков.
Датчик 4 измерения температуры состоит из капсулы 6, выполненной в виде стакана со ступенчатым дном, причем донная ступень выполнена в виде наружного глухого тонкостенного патрубка 8, выполненного из материала с высокой теплопроводностью, например меди или латуни. Внутри патрубка 8 выполнена резьба 9, в которой для обеспечения надежного теплового контакта, например, посредством фиксирующей пасты или клея закреплена вставка 10. Наружная поверхность капсулы 6 выполнена ступенчатой с верхней 11 и нижней 12 резьбами, разделенными кольцевым выступом 13, который снабжен лысками 14 под ключ для облегчения установки капсулы с помощью резьбы 12 в тройник 5 стояка 3. Вставка 10 выполнена в виде снабженного внешней резьбой 15 стержня, в котором выполнена продольная прямоугольная канавка 16, глубина которой доходит до середины вставки, а один из торцов вставки снабжен поперечным шлицом 17. Во внутреннюю полость 18 капсулы 6 вставляется измерительно-передающий модуль 19, состоящий из печатной платы 20 измерения температуры и имеющей хвостовик 21 для размещения датчика 22 измерения температуры и печатной платы 23 беспроводной связи, включающей элемент инициализации, т.е. включения электрической схемы, модуля 19. Все платы нижними торцами закреплены на нижнем основании 24 посредством герметика 25, который обеспечивает надежное крепление плат без люфта, а верхние торцы плат закреплены на верхнем основании 26, которое снабжено антеннами 27 и элементом питания 28. Основания 24 и 26 объединены в корпус 31. Измерительно-передающий модуль 19 после установки в капсуле 6 с использованием резьбы 12, а на резьбу 11 закрепляется колпачком 29, снабженным вентиляционными отверстиями 30. Нижнее основание 24 закреплено на вставке 10, являющейся теплопроводом. Тонкопленочный платиновый датчик 22 измерения температуры устанавливается на хвостовике печатной платы 20, причем этот хвостовик размещается в канавке 16 вставки 10.
При использовании заявленного устройства предварительно на стадии монтажа трубопровода капсула 6 жестко и герметично посредством резьбы 12 устанавливается в тройнике 5 стояка 3 трубопровода 1. Затем собирают измерительно-передающий модуль 19, закрепляют его на вставке с использованием нижнего и верхнего оснований. Затем модуль посредством вставки с использованием пасты или клея для обеспечения надежного теплового контакта устанавливается по резьбе в патрубок 8. Измерительно-передающий модуль 19 после установки в капсуле 6 с использованием резьбы 11 сверху закрывается колпачком 29, снабженным вентиляционными отверстиями 30. Причем колпачок после установки опечатывают, с целью исключения доступа к измерительно-передающему модулю.
Капсула 6 может быть установлена непосредственно на трубопровод 1, при этом ее закрепляют нижней резьбой 12 непосредственно на стояк 3 трубопровода, см. фиг.6.
Установка всех элементов устройства на фиксирующую пасту или клей исключает несанкционированный доступ к элементам устройства, а также исключает потери тепла, передаваемого от датчика к измерительно-передающему модулю.
n
n
Предложенная система работает следующим образом. При подаче теплоносителя от расходомера 32, расположенного в подвальном помещении жилого дома, он поступает по вертикальному трубопроводу 1 и горизонтальному 37 распределительному трубопроводу, являющимся продолжением вертикального трубопровода 1, в каждый стояк 3, т.е.подающий трубопровод, по которому теплоноситель поступает в отопительные приборы каждой квартиры с n-го по 1-ый этаж. При этом после захода подающего трубопровода стояка 3 в каждую квартиру каждого этажа перед перемычкой 33 и вентилем 34, за которыми размещаются отопительные приборы, т.е. потребители тепла, устанавливается датчик 4 измерения температуры теплоносителя. Зная температуру теплоносителя на входе в квартиру и температуру на входе в квартиру нижнего следующего этажа, вычисляют разницу температур ΔT=Т-Т-1, а затем по формуле
Q=сmΔТ, где
Q - тепло, потребляемое в квартире на этаже n,
с - теплоемкость теплоносителя,
m - масса теплоносителя, определяемая расходометром, установленным в подвальном помещении,
ΔТ - разница температур теплоносителя в стояке на входе в квартиру n-го этажа и входе в квартиру нижнего предыдущего (n-1)-го этажа,
определяют количество тепла, потребляемого в квартире на n-ном этаже.
При необходимости каждый житель квартиры может сам регулировать количество потребляемого тепла, используя для этого вентили 34 для уменьшения или увеличения протекания теплоносителя, а при необходимости и полностью исключить прохождение теплоносителя по источнику потребления тепла, т.е. по квартирным радиаторам, при этом теплоноситель будет проходить по стояку не заходя в радиаторы, а проходить по перемычкам 33. Таким образом, данная система обеспечивает саморегулирование потребляемого тепла, что позволяет значительно экономить потребляемое тепло, а следовательно, и затраты на его производство.
Предложенная система проста в конструктивном выполнении, уже закладывается при строительстве дома, но также легко может быть восстановлена в уже существующих жилых комплексах, не требует больших затрат на ее изготовление, а только установку датчиков измерения температуры в каждой квартире, проста и удобна в эксплуатации.