УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ, ИЗЛУЧАЕМОЙ РАДИАТОРАМИ, КОНВЕКТОРАМИ ИЛИ ПОДОБНЫМИ УСТРОЙСТВАМИ, В ЧАСТНОСТИ ДЛЯ ПРОПОРЦИОНАЛЬНОГО РАСПРЕДЕЛЕНИЯ СТОИМОСТИ ОТПЛЕНИЯ И/ИЛИ КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ
MEASURING DEVICE OF THERMAL ENERGY EMITTED WITH RADIATORS, CONVECTORS OR SIMILAR DEVICES, NAMELY FOR PROPORTIONAL DISTRIBUTION OF HEATING AND/OR AIR CONDITIONING COST

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится к устройству для измерения тепловой энергии, излучаемой радиаторами, конвекторами или подобными устройствами, в частности для пропорционального распределения стоимости отопления и/или кондиционирования.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Во многих жилых зданиях, таких как многоквартирные жилые дома, имеются системы отопления, содержащие централизованный котел, который подает в каждую квартиру горячую воду, необходимую, например, для отопления комнат.
Особенно в системах старой конструкции, например в тех, которые соединены с так называемыми стояками, трубами для подачи горячей воды и для возврата холодной воды, которые отходят от котла, и соединены, с помощью муфт и соединительных труб, с патрубками каждого радиатора, панели радиаторов или конвектора.
Чтобы обеспечить возможность каждой квартире осуществлять оплату в зависимости от фактически использованной тепловой энергии, долгое время на рынке предлагались измерительные устройства или устройства пропорционального распределения тепла, которые устанавливались на каждом радиаторе и измеряли, и записывали потребление тепла каждого радиатора.
Однако известные в настоящее время измерительные устройства выполняют косвенное измерение потребления тепла, поскольку посредством контактного датчика они измеряют показатель, который коррелирует с излучением тепла; чтобы обеспечить возможность вычисления фактического потребления тепла, необходимо «запрограммировать» каждое измерительное устройство, или использовать типовые коэффициенты для пропорционального распределения стоимости, посредством ввода конкретных данных (количество элементов, мощность излучения для каждого элемента/секции, и т.д.) радиатора или безвентиляторного конвектора, с которым оно связано.
Поэтому отметим, что используя обычные измерительные устройства, описанные выше, невозможно измерить потребление вентиляторных конвекторов (которые работают с принудительной конвекцией).
Однако типы измерительных устройств, кратко описанные выше, несмотря на широкое применение, имеют недостатки.
Прежде всего, очевидно, что необходимость ввода конкретных данных о радиаторах или конвекторах создает два различных типа проблем: с одной стороны специалист по установке должен обратить особое внимание на программирование, с другой стороны было найдено, что конкретные данные по мощности, предоставляемые изготовителями, не всегда являются достоверными.
Патентный документ DE 3644966 Al (Gentischer), раскрывает систему для измерения потребления тепла в системе отопления, образованной генератором горячей воды, соединенным с помощью труб с множеством радиаторов.
В этой системе каждый радиатор обеспечен термостатическим клапаном, имеющим датчик, выполненный с возможностью обнаруживать закрытое или открытое состояние клапана. Каждый радиатор, кроме того, связан с датчиками температуры, выполненными с возможностью измерения температуры подаваемой и возвращаемой воды. Однако описанная в этом патентном документе система только оценивает потребление тепла для каждого радиатора, используя термостатический клапана так, что он может каким-то образом регулировать поток воды, поступающей в радиатор.
Хотя это конструктивное решение обосновано в теории, с точки зрения его концепции, на практике оно является очень неудовлетворительным по ряду причин.
Прежде всего, система выполняет косвенную оценку количества воды, которая протекает через каждый радиатор, поскольку эта оценка основана на определении, с помощью датчика, закрытия или степени открытия термостатического клапана, и на том факте, что внутри клапана имеются средства регулирования давления, которые, в теории, должны регулировать количество воды, проходящей через радиатор.
Очевидно, что на точность оценки влияют множество факторов, такие как правильная работа средств регулирования давления, точность изготовления механических компонентов, которые образуют, внутри термостатического клапана, отверстие или отверстия для подачи горячей воды к радиатору.
В этом отношении, существенные проблемы с конструктивной точки зрения были обнаружены, когда попытались вставить внутрь термостатического клапана другие дополнительные компоненты, такие как датчик для обнаружения закрытого и открытого состояния и средства для регулирования давления.
Кроме того, очевидна ограниченность области применения системы, описанной в DE 3644966 Al, так как она может использоваться только на радиаторах или безвентиляторных конвекторах, кроме всего прочего оборудованных термостатическим клапаном.
В некоторых системах нового поколения в качестве альтернативы используются множество выходных и возвратных труб, которые отходят от централизованного бойлера, как, например, описано в патентных документах DE 9111971 Ul (Landis & Gyr Betriebs Ag) и ЕР 0035089 (Aquametro AG).
Каждая пара труб соединяет централизованный бойлер с радиаторами соответствующей квартиры, и оборудована соответствующими датчиками для определения температуры подаваемой и возвратной воды, и для определения расхода воды, проходящей через подающую трубу.
Эти системы обеспечивают возможность измерения потребления тепла в каждой квартире, но они также имеют недостатки, например, вследствие необходимости использовать множество пар труб (одна пара для каждой квартиры), с очевидным увеличением стоимости установки системы.
Кроме того, очевидно, что этот способ измерения не может использовать в многоквартирных домах с системами, использующими стояки.
Наконец, отметим, что датчики температуры и расхода, используемые в этих системах, имеют габариты в продольном направлении, которые не позволяют использовать их в отдельных радиаторах и/или конвекторах, которые уже были установлены и размещены на длительный срок.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Целью настоящего изобретения является решение проблем и устранение недостатков, отмеченных выше, посредством обеспечения устройства для прямого измерения тепловой энергии и/или энергии охлаждения, излучаемой радиаторами, конвекторами и т.п., в частности для пропорционального распределения стоимости отопления и/или кондиционирования, которое является значительно более легким и более практичным для использования, чем известные типы измерительных устройств, используемых в настоящее время.
В пределах указанной цели, технической задачей настоящего изобретения является создание устройства для измерения тепловой энергии и/или энергии охлаждения, излучаемой радиаторами, конвекторами или т.п., которое является легким для установки и имеет очень низкие эксплуатационные расходы.
Другой задачей изобретения является создание измерительного устройства, которое может использоваться для пропорционального распределения тепловой энергии вентиляторных конвекторов.
Другой задачей настоящего изобретения является создание устройства для измерения тепловой энергии и/или энергии охлаждения, излучаемой радиаторами, конвекторами или т.п., в котором операции по перепрограммированию не являются необходимыми в случае замены радиатора, конвектора или т.п., и которое обеспечивает возможность практической установки без специальных технических вмешательств в систему.
Другой задачей изобретения является создание устройства для измерения тепловой энергии и/или энергии охлаждения, излучаемой радиаторами, конвекторами или т.п., которое имеет конкурентоспособную стоимость изготовления, так что его использование имеет преимущество также и с экономической точки зрения.
Эта цель, а также эти и другие задачи, которые станут более понятны из последующего описания, достигаются посредством устройства для измерения тепловой энергии и/или энергии охлаждения, излучаемой радиаторами, конвекторами и т.п., в частности для пропорционального распределения стоимости отопления и/или кондиционирования, определенного в п. 1 формулы изобретения.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Дополнительные характеристики и преимущества изобретения станут более понятны из последующего подробного описания некоторых предпочтительных, но не единственных, вариантов осуществления согласно изобретению устройства для измерения тепловой энергии и/или энергии охлаждения, излучаемой радиаторами, конвекторами и т.п., в частности для пропорционального распределения стоимости отопления и/или кондиционирования, иллюстрируемых в качестве неограничивающего примера на прилагаемых чертежах.
Фиг. 1 - схематический вид первого варианта осуществления измерительного устройства согласно изобретению.
Фиг. 2 - вид второго варианта осуществления измерительного устройства.
Фиг. 3 - вид практического варианта осуществления измерительного устройства.
Фиг. 4 и Фиг. 5 - соответственно вид в разрезе и вид спереди запорного клапана, связанного с устройством измерения расхода воды.
ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В последующих примерных вариантах осуществления, индивидуальные характеристики, приведенные для конкретных примеров, могут на практике быть заменены другими, отличными характеристиками, принадлежащими другим примерным вариантам осуществления.
Кроме того, отметим, что все, что будет найдено уже известным во время осуществления процесса патентования, должно рассматриваться не входящим в заявку, и не является поводом для отказа.
Обращаясь к чертежам, настоящее изобретение относится к устройству, в целом обозначенному ссылочной позицией 1, для измерения тепловой энергии и/или энергии охлаждения, излучаемой радиаторами, конвекторами и т.п., в частности для пропорционального распределения стоимости отопления и/или кондиционирования.
Измерительное устройство 1 содержит радиатор 2, соединенный, с помощью подающего патрубка 3 и возвратного патрубка 4, соответственно с трубой 5 для подачи горячей воды, подаваемой бойлером 7 к радиатору 2, и с трубой 6 для возврата воды на выходе из радиатора 2 к бойлеру 7.
Согласно настоящему изобретению измерительное устройство 1 содержит первый измеритель 8 для измерения температуры воды, протекающей через подающий патрубок 3, и второй измеритель 9 для измерения температуры воды, протекающей через возвратный патрубок 4 радиатора 2.
Также имеется измеритель 10 для измерения расхода воды, протекающей через радиатор 2.
Удобным образом, как показано на Фиг. 1, измерительное устройство содержит по меньшей мере два радиатора 2, или, предпочтительно, множество радиаторов 2 или т.п., каждый из которых связан с первым измерителем 8 для измерения температуры воды, протекающей через подающий патрубок 3, со вторым измерителем 9 для измерения температуры воды, протекающей через возвратный патрубок 4, и с измерителем 10 для измерения расхода воды, протекающей через радиатор 2.
Удобным образом, радиаторы 2 могут принадлежать разным квартирам (например, одного многоквартирного жилого дома), которые соединены, с помощью подающего патрубка 3 и возвратного патрубка 4, с котлом 7, который типично образован так называемым централизованным бойлером, например с помощью стояков.
Как показано на Фиг. 1, расходомер 10 располагается по существу на возвратном патрубке 4, чтобы измерять расход воды на выходе из радиатора 2.
Конечно, ничего не запрещает расположить, как показано на Фиг. 2, расходомер 10 для воды, проходящей через радиатор 2, на подающем патрубке 3.
Расходомер 10 предпочтительно выбирается из группы, включающей в себя:
- расходомеры Вентури
- объемные расходомеры
- турбинные расходомеры
- ультразвуковые расходомеры
- электромагнитные расходомеры
- инфракрасные расходомеры.
Было найдено, что использование так называемых статических расходомеров является особенно предпочтительным.
Согласно предпочтительному варианту осуществления подающие патрубки 3 связаны с клапаном 11 для регулирования расхода горячей воды на входе соответствующего радиатора 2.
Более конкретно, первый измеритель 8 температуры размещается внутри регулирующего клапана 11.
Предпочтительно, возвратные патрубки 4 в свою очередь связаны с соответствующим запорным клапаном 16, обычно называемым «запорно-регулирующий клапан», для потока воды на выходе из радиатора 2. В случае конвекторов нет необходимости устанавливать термостатический клапан, но вместо этого возможно просто обеспечить затвор с контактным датчиком с возможностью определения температуры.
В этом случае второй измеритель 8 температуры размещается внутри запорного клапана 16.
Удобно, чтобы регулирующий клапан 11 был образован термостатическим клапаном, выполненным с возможностью управления потока в подающем патрубке 3, чтобы обеспечить возможность регулирования, согласно желанию, температуры в комнате, и для этого воды, циркулирующей в радиаторе 2.
Первый измеритель 8 температуры воды, протекающей через подающий патрубок 3, может предпочтительно размещаться внутри регулируемого термостатического клапана.
Для обеспечения возможности сбора, и далее обработки, данных, относящихся потреблению тепла для каждого радиатора 2, предпочтительно, чтобы измерительное устройство 1 имело устройство 12 для хранения измеренных данных первым измерителем (или каждым измерителем) 8 температуры воды, протекающей через подающий патрубок 3, измеренных данных вторым измерителем (или каждым измерителем) 9 температуры воды, протекающей через подающий патрубок 4, и измеренных данных расходомером (или каждым расходомером) 10 для воды, протекающей через радиатор 2.
Устройство 12 хранения данных, которое конечно может быть связано с известными системами обработки данных, обеспечивает возможность измерять напрямую, непрерывно или с предварительно заданными временными интервалами, потребление тепла отдельного радиатора 2.
В варианте осуществления, показанном на Фиг. 3, измерительное устройство 1 содержит защитную структуру 13, которая может быть установлена на возвратном патрубке 4.
Внутри защитной структуры 13 размещается расходомер 10, и он соединен со вторым измерителем 9 температуры воды, протекающей через возвратный патрубок 4, чтобы обеспечить возможность получения от него напрямую измеренных данных.
Удобным образом внутри защитной структуры 13 размещается устройство 12 хранения данных.
Измерительное устройство 1 кроме того имеет средства 14 для передачи данных, измеренных первым измерителем 8 температуры воды, протекающей через подающий патрубок 3, к устройству 12 хранения данных.
Устройство 12 хранения данных, кроме того, связано со средствами для передачи хранящихся данных к централизованной распределительной системе; в этом отношении, удобно, чтобы устройство хранения данных было снабжено средствами электропитания, которые обеспечивают возможность как хранения данных, так и передачи этих данных к распределительной системе.
Предпочтительно, средства 14 передачи данных могут быть образованы кабелем передачи данных или средствами беспроводной связи. В этом случае, первый измеритель 8 температуры воды, протекающей через подающий патрубок 3, должен быть связан с аккумуляторной батареей, обеспечивающей возможность передачи данных.
Эта аккумуляторная батарея может быть связана с автоматическими устройствами подзарядки, выполненными с возможностью, например, использования изменения температуры для подзарядки аккумуляторной батареи.
Защитная структура 13 может тогда быть связана с антенной 15 для передачи данных, и, опционально, с дисплейным устройством, обеспечивающим возможность пользователю проверять в любое время потребление тепла и/или охлаждения.
Согласно аспекту настоящего изобретения, измерительное устройство 1 содержит средства применения с возможностью снятия расходомера 10 на возвратном патрубке 4 или на подающем патрубке 3.
В частности, средства применения с возможностью снятия выполнены с возможностью отсоединения расходомера 10, и, опционально, устройства 12 хранения данных, связанного с ним, от возвратного патрубка 4, чтобы проверять периодически (например, каждые пять лет) правильную работу расходомера 10: это позволяет получить сертификаты (например, сертификацию согласно Директиве по измерительным приборам), которые могут дать пользователю уверенность в правильной работе расходомера 10.
Обычно, как показано на Фиг. 4 и Фиг. 5, расходомер 10 связан с запорным клапаном 16, также известным как запорно-регулирующий клапан.
В частности, запорный клапан 16 имеет габариты, и, в частности, габариты в продольном направлении, которые по существу аналогичны габаритам запорных клапанов 16, используемых в настоящее время, чтобы обеспечить возможность использования измерительного устройства 1 согласно изобретению без необходимости вмешательства в системы, которые уже были установлены.
Более конкретно, расходомер 10 имеет трубу 10а, в форме перевернутой «U», соединенную, через первый вход 10b, с выходом 4а радиатора 2.
На противоположной стороне труба 10а в форме перевернутой «U» ведет к питающему отверстию 10d, которое соединено, обычно с помощью соединительной части 10c, с вторым выходом 4c, который может быть открыт/закрыт с помощью запорного элемента 17, которым может управлять пользователь, например, с помощью отвертки.
В частности, запорный элемент 17 содержит шар 17а для управления потоком, который выполнен с возможностью перемещения вдоль направления 200 перемещения, чтобы переключаться между состоянием блокирования потока (в котором он закрывает выход 4c) и состояниями частичного и/или полного открытия, в котором выход 4с соединен с соответствующим выходным отверстием 4b, которое ведет в возвратный патрубок 4.
Предпочтительно, запорный клапан 16 имеет три выходные отверстия 4b, которые располагаются с взаимным угловым интервалом 90° относительно направления 200 перемещения.
В зависимости от взаимного расположения радиатора 2 и возвратного патрубка 4, два из трех выходных отверстий 4b блокируются.
Обычно труба 10а в форме перевернутой «U» может быть присоединена, на ходе 10b и на питающем отверстии 10d, и с помощью соединительных средств, типично образованных резьбовыми гайками 18, с запорным клапаном 16, чтобы обеспечить возможность ее удаления, если это необходимо.
Работа устройства 1 для измерения тепловой энергии и/или энергии охлаждения, излучаемой радиаторами, конвекторами и т.п., в частности для пропорционального распределения стоимости отопления и/или кондиционирования, согласно настоящему изобретения, очевидна из описанного выше.
В этом отношении, было обнаружено, что измерительное устройство 1 обеспечивает возможность измерения излучаемой тепловой энергии каждого радиатора 2 очень точно, и использования по существу первых регулирующих клапанов 11, которые в настоящее время доступны на рынке, и внутри которых размещается первый измеритель 8 температуры.
Применение расходомера 10, который является внешним относительно первого регулирующего клапана 11, и предпочтительно располагается вдоль возвратного патрубка 4, обеспечивает возможность выполнения фактического прямого измерения, а не косвенной оценки, потока воды, проходящей через радиатор 2.
Кроме того, эта система обеспечивает возможность измерения тепла, излучаемого радиаторами и/или конвекторами, как с естественной конвекцией воздуха, так и с принудительной конвекцией воздуха посредством вентиляторов, и тепла, излучаемого (или потребляемого охлаждающими устройствами) системами отопления и кондиционирования в целом.
Если потребуется измерить показатели тепла/охлаждения в конвекторах, снабженных вентилятором, это на практике возможно обеспечить, просто используя первый измеритель 8 температуры внутри затвора с контактным датчиком вдоль подающего патрубка 3, без необходимости использования термостатических клапанов.
Кроме того, благодаря гибкости измерительного устройства 1 согласно изобретению, возможно осуществлять измерения в апартаментах или многоквартирных жилых домах, в которых установлены различные средства отопления/охлаждения.
Кроме того, возможность удобного съемного отсоединения от радиатора 2 расходомера 10 (и, опционально, устройства 12 хранения данных, связанного с ним) обеспечивает возможность периодической проверки правильной работы.
На практике размеры могут быть любыми, согласно конкретным требованиям.
Все элементы, кроме того, могут быть заменены на другие технически эквивалентные элементы.
Описание заявки на патент Италии VR 2009A000087, на основании которой эта заявка заявляет преимущество приоритета, включено здесь путем ссылки.
Хотя приведенные в любом пункте формулы изобретения технические признаки сопровождаются ссылочными позициями, эти ссылочные позиции включены только для улучшения понимания формулы изобретения, и, соответственно, эти ссылочные позиции не ограничивают каким-либо образом толкование каждого элемента, обозначенного для примера, с помощью этих ссылочных позиций.