СИСТЕМА ИЗМЕРЕНИЯ И УЧЕТА ПОКВАРТИРНОГО ПОТРЕБЛЯЕМОГО ТЕПЛА В СИСТЕМАХ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ ДЛЯ ДВУХТРУБНОЙ СИСТЕМЫ
SYSTEM FOR MEASURING AND ACCOUNTING HEAT CONSUMED PER EACH FLAT IN HEAT SUPPLY SYSTEMS FOR DOUBLE-PIPE SYSTEM

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 измеряется суммарное значение расхода теплоносителя и тепла по насосным установкам, что не дает истинной картины потребления тепла индивидуальным потребителем.
Известны технические решения по патентам РФ №2272221, 2311592, в которых используется датчик температуры горячей воды, подаваемой на нужды теплоснабжения. Однако в этих системах не учитывается количество потребленного тепла по каждой квартире.
Известно техническое решение по патенту РФ №2232352, в котором измеряют температуры наружного воздуха, радиаторов и воздуха в помещениях, а также температуру обратной трубы и об эффективности системы отопления судят по соотношениям колебаний температур. Эта система очень сложна и не дает картины потребления тепла отдельными помещениями.
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, 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 определения расхода тепла в тепловой сети» по патенту РФ №20222235, в котором измеряют разность температур теплоносителя на прямом и обратном трубопроводах тепловой сети манометрами, разность давлений на выходе и приеме насоса, а также мощность, потребляемую электродвигателем насоса, а затем по предложенным формулам определяют количество тепла, отпускаемое потребителем. Однако данное техническое решение определяет общее количество отпущенного тепла, а не потребляемое каждым потребителем. Кроме того, оно очень сложно в вычислениях и не выдает истинной картины потребляемого тепла каждой квартирой.
Задачей настоящего изобретения является создание простой системы поквартирного учета потребления тепла для двухтрубной системы теплоснабжения, повышение точности измерения, используя для этого измерения непосредственно разницу температур теплоносителя при входе и выходе из квартиры, а также снижение эксплуатационных расходов и создание надежного и удобного в эксплуатации технического решения.
Поставленная задача достигается тем, что система измерения и учета поквартирного потребления тепла в системах теплоснабжения для двухтрубной системы, включающая источник тепла, подающий трубопровод, соединенный с отопительными приборами, обратный трубопровод и датчики измерения температуры, установленные на подающем и обратном трубопроводах, характеризуется тем, что датчики измерения температуры теплоносителя установлены на подающем трубопроводе при входе в каждую квартиру, а на обратном трубопроводе при выходе из каждой квартиры, при этом на обратном трубопроводе каждой квартиры перед датчиком установлен расходомер, причем каждый датчик выполнен в виде капсулы, представляющей собой стакан со ступенчатым дном, причем донная ступень 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 безпроводной 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. Патрубок выполнен из материала с высоким коэффициентом теплопроводности, например меди или латуни.
На фиг.1 представлена система измерения и учета поквартирного потребляемого тепла при двухтрубной системе, 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 подающий трубопровод 1 тепловой сети, соединенный с источниками потребления тепла 2, расположенными параллельно по стояку, содержащему подающий 1 и обратный 3 трубопроводы в квартирах на этажах с 1-го по «n», и датчики температуры 4, установленные на тройниках 5 трубопровода на входе в каждую квартиру и выходе из каждой квартиры.
Датчик измерения температуры состоит из капсулы 6, выполненной в виде стакана со ступенчатым дном, причем ступень 7 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 трубопровода 1. 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 капсулы 6 вставляется измерительно-передающий модуль 18, состоящий из печатной платы 19 измерения температуры и имеющий хвостовик для размещения датчика 27 температуры и печатной платы 20 беспроводной связи, включающей элемент инициализации, т.е. включения электрической схемы, модуля 18. Все платы нижними торцами закреплены на нижнем основании 21 посредством герметика, который обеспечивает надежное крепление плат без люфта, а верхние торцы плат закреплены на верхнем основании 22, которое снабжено антеннами 23 и элементом питания 24. Измерительно-передающий модуль после установки в капсуле 6 с использованием резьбы 11 закрывается колпачком 25, снабженным вентиляционными отверстиями 26. Нижнее основание закреплено на вставке 10, являющейся теплопроводом. Тонкопленочный платиновый датчик 27 температуры устанавливается на хвостовике печатной платы 19, 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 устанавливается в тройнике 5 трубопроводов. Затем собирают измерительно-передающий модуль 18, 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. Измерительно-передающий модуль 15 после установки в капсуле 6 с использованием резьбы 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 непосредственно в трубу.
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.
вход
выход
При подаче теплоносителя он поступает по подающему трубопроводу 1 далее по горизонтальной его направляющей 31, соединенной с потребителем тепла 4 с 1-го по n-ный этажи. При этом после захода подающего трубопровода 1 в квартиру каждого этажа перед вентилем 32, за которым размещаются потребители тепла 2, устанавливается датчик 4 измерения температуры теплоносителя. Второй поквартирный датчик 4 устанавливается на горизонтальной направляющей 33 обратного трубопровода 3, при этом между данным датчиком и вентилем 32 горизонтальной направляющей 33 обратного трубопровода 3 установлен расходомер 34 теплоносителя. Зная температуру теплоносителя на входе в квартиру и температуру на выходе из квартиры этажа, вычисляют разницу температур ΔТ=Т-Т, а затем по формуле:
Q=cmΔТ,
где Q - тепло, потребляемое в квартире на этаже n,
с - теплоемкость теплоносителя,
m - масса теплоносителя, определяемая расходометром, установленным в каждой квартире,
ΔТ- разница температур теплоносителя на входе и выходе из квартиры n-го этажа, определяют количество тепла, потребляемого в квартире на этаже n.
При необходимости каждый житель квартиры может сам регулировать количество потребляемого тепла, используя для этого вентили 32 для уменьшения или увеличения протекания теплоносителя, а при необходимости и полностью исключить прохождение теплоносителя по источнику потребления тепла, т.е. по квартирным радиаторам. 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.