Кабельные системы обогрева / Антиобледенительные системы / K.C.Help / Статьи по приборам учета

Зачем нужен теплосчетчик?

Теплосчетчиком, или счетчиком тепла называется электронно-механическое устройство, предназначенное для измерения потребляемой тепловой энергии. Любой теплосчетчик состоит из трех основных узлов: электронного вычислительного устройства, датчика расхода теплоносителя (водосчетчика) и температуры (термодатчика). Счетчики тепла, устанавливаемые на источниках тепла с повышенной тепловой нагрузкой (0,5 гкал/час), содержат ещё датчики давления. Для повышения надежности все датчики, как правило, дублируются. Принцип действия современных счетчиков тепла основан на том, что количество теплоты, употребленное на отопление подконтрольного объекта (квартира, здание, промышленное сооружение и т. д.) пропорционально объему теплоносителя, чаще всего горячей воды, пропущенного через отопительную систему этого объекта, и происшедшим при этом снижении его температуры. То есть, чем больше этот объем и изменение температуры, тем больше теплоты израсходовано на объекте.

ТИПЫ ТЕПЛОСЧЕТЧИКОВ

По конструктивному исполнению теплосчетчики подразделяют на моноблочные (единые) и комбинированные.

Моноблочный (единый) теплосчетчик - счетчик тепла, выполненный в виде одного блока, проверяется и обслуживается как единое электронно-механическое изделие.

Комбинированный теплосчетчик собран из отдельных компонентов: вычислителя и подключаемых к нему термометра и расходомера. Каждый компонент комбинированного теплосчетчика проверяется и обслуживается как отдельное, самостоятельное устройство.

Электромагнитные теплосчетчики производят вычисление тепловой мощности и тепловой энергии на основе данных об объемном расходе и объеме теплоносителя, температур на прямом и обратном трубопроводе с учетом изменения теплоемкости теплоносителя при изменении разности температур на входе и выходе. Поскольку при этом возникают малые величины тока, то электромагнитные теплосчетчики очень чувствительны к качеству монтажа, условиям эксплуатации. Недостаточно качественное соединение проводов, появление дополнительных сопротивлений в соединениях, наличие примесей в воде, особенно соединений железа, резко увеличивают погрешности показаний приборов. Тем не менее, можно сказать, что электромагнитные теплосчетчики имеют достаточную метрологическую стабильность и могут успешно применяться, как в одноканальных, так и в двухканальных измерениях.

 

Ультразвуковые теплосчетчики работают на принципе изменения времени прохождения ультразвукового сигнала от источника до приемника сигналов, которое зависит от скорости потока жидкости. Основной принцип работы любого из них заключается примерно в следующем: на трубе друг напротив друга устанавливаются излучатель и приемник ультразвукового сигнала. Излучатель посылает сигнал сквозь поток жидкости, а приемник через некоторое время получает его. Время задержки сигнала между моментами его излучения и приема прямо пропорционально скорости потока жидкости в трубе: оно измеряется и по его величине вычисляется расход жидкости в трубопроводе.

Ультразвуковые теплосчетчики хорошо работают при измерении расхода чистой, однородной жидкости по чистым трубам. Однако, при протекании жидкостей, имеющих посторонние включения - окалина, частицы накипи, песок, воздушные пузыри и при неустойчивом расходе, они дают существенные неточности показаний. Кроме стандартных функций по измерению расхода, объема теплоносителя, его температуры и давления, вычисления потребленного или произведенного тепла, ультразвуковые теплосчетчики также могут иметь функцию регулирования подачи теплоносителя по двум независимым каналам.

Механические теплосчетчики (крыльчатые, турбинные, винтовые) наиболее простые приборы. Эти теплосчетчики в значительной степени лишены дефектов, присущих электромагнитным и ультразвуковым расходомерам. Принцип действия механических теплосчетчиков основан на преобразовании поступательного движения потока жидкости во вращательное движение измерительной части.

Механические теплосчетчики состоят из тепловычислителя и механических роторных или крыльчатых водосчетчиков. Это пока наиболее дешевые теплосчетчики, но к их стоимости надо обязательно добавлять стоимость специальных фильтров, которые устанавливаются перед каждым механическим теплосчетчиком.

К недостаткам механических теплосчетчиков относится невозможность их использования при повышенной жесткости воды, присутствии в ней мелких частиц окалины, ржавчины и накипи, которые забивают фильтры и механические расходомеры. По этим причинам практически по всей России установка механических расходомеров разрешена только в квартирах, небольших частных домах.

Вихревые теплосчетчики работают на принципе широко известного природного явления - образование вихрей за препятствием, стоящим на пути потока. Конструктивно вихревые теплосчетчики состоят из треугольной призмы, вертикально установленной в трубе, измерительного электрода, вставленного в трубу далее по течению жидкости, и установленного снаружи трубы постоянного магнита. Вихревые теплосчетчики чувствительны к резким изменениям в потоке жидкости, к наличию крупных примесей, но безразличен к отложениям в трубах и магнитным примесям (железо в воде). Также вихревые теплосчетчики могут быть установлены на горизонтальных и вертикальных участках трубопроводов, менее требовательны к длине прямых участков до и после расходомера.

КРИТЕРИИ ВЫБОРА ТЕПЛОСЧЕТЧИКОВ

Необходимо учитывать следующие критерии выбора теплосчетчиков:

• сертификация - приборы в обязательном порядке должны быть зарегистрированы в Госреестре средств измерений и сертифицированы на класс точности;

• погрешность измерений теплоты - относительная погрешность измерений теплоты не должна быть более ±4% при разности температур в трубопроводах более 20 °С;

• погрешность измерений массы - эта величина для соответствия установленной норме должна быть ±2%; существенной в этом случае является способность прибора измерять разность масс, причем, чем меньше значение этой величины, тем актуальнее необходимость повышения точности ее измерений;

• диапазон измерений расхода - нормативно установлен диапазон по расходу не менее 1:25; однако у большинства из них наибольший расход соответствует скорости потока воды 10 м/с и более, так что наименьший расход, который возможно корректно измерять, соответствует скорости не более 0,4 м/с; на практике, ввиду малых располагаемых напоров в системе теплоснабжения потребителя, наибольшая скорость потока воды колеблется от 0,1 до 0,5 м/с; следовательно, далеко не все теплосчетчики обладают необходимым наименьшим измеряемым расходом;

• диапазон измерений температур - нормативно установлена наибольшая измеряемая температура 200 °С; формально практически все теплосчетчики удовлетворяют этому требованию;

• диапазон измерений разности температур - до недавнего времени этот диапазон ограничивался снизу значением 10 °С; как показывает практика, для реальных условий эксплуатации систем теплопотребления характерны меньшие разности температур, поэтому у современных теплосчетчиков нижний предел разности температур опустился до значений 3 °С;

• потери давления - преобразователи расхода (объема) воды теплосчетчиков, устанавливаемые в трубопроводах, обладают гидравлическим сопротивлением, что создает потери давления на них; ввиду малых располагаемых напоров в системе теплоснабжения этом параметр часто весьма критичен; пожалуй, только полнопроходные (без занижения диаметра трубопровода с целью увеличения скорости потока воды) электромагнитные и ультразвуковые составляют исключение и не создают существенных потерь давления;

• длины прямых участков трубопровода - многие типы преобразователей расхода (объема) воды теплосчетчиков для корректных измерений требуют наличия существенных длин (до 10 диаметров трубопровода и более) прямых участков до и после места их установки;

• регистрация температур и давлений - нормами предусмотрена регистрация среднечасовых температур и, для абонентов средней и большой мощности, давлений в трубопроводах системы; практически все теплосчетчики обеспечивают эти требования по температуре и только некоторые - по давлению;

• каналы измерений - современные теплосчетчики превратились в комплексные измерительные системы, позволяющие осуществлять весь набор функций, предусмотренный нормами для узлов учета: измерения теплоты и массы теплоносителя, температуры и давления, а также продолжительности нормального функционирования;

• наличие и глубина архива - практически все современные теплосчетчики осуществляют архивирование измерительной информации с возможностью последующего извлечения архивных данных либо непосредственно с прибора, либо с помощью дополнительных устройств; при этом важнейшим фактором является возможность вывода с датированием архивных данных на табло прибора; глубина архивов, как правило, имеется не менее: 45 суток - часовые, 6 месяцев - суточные и 4-5 лет - месячные;

• наличие системы диагностики - большинство теплосчетчиков снабжено системой самодиагностики, которая обеспечивает периодическую автоматическую проверку состояния прибора и выдачу, как на дисплей прибора, так и занесение в его архив сведений о характере возникших отказов (НС) и календарном времени их возникновения; одновременно приборы могут регистрировать и ситуации (ДС), возникающие в системе теплоснабжения, такие как выход текущего значения расхода за пределы установленного для прибора диапазона либо за пределы введенной в память прибора уставки, отключение сетевого питания, небаланс масс в трубопроводах и др. и выдавать, как на дисплей прибора, так и заносить в его архив сведений о возникших ДС и календарном времени их возникновения;

• наличие интерфейса для связи с компьютером, принтером или модемом - многие современные теплосчетчики снабжены стандартными интерфейсами, позволяющими передавать как текущую измерительную информацию, так и архивные данные за любой заданный промежуток времени на внешнее оборудование;

• энергонезависимость - для полной энергонезависимости теплосчетчиков имеются две предпосылки: перерывы электропитания сети 220 В и безопасность эксплуатации; с перерывами можно бороться применением блоков бесперебойного питания, но это возможно только на крупных объектах; безопасность важна у таких абонентов, как школы, садики и другие объекты бюджетной сферы;

• межповерочный интервал - поскольку межповерочный интервал является экономической категорией (затраты на проведение поверки составляют до 10% стоимости теплосчетчика), то понятно стремление его увеличить; на сегодня он, как правило, составляет 4 года;

• простота эксплуатации - не все теплосчетчики обладают несложными процедурами вывода информации на табло, рассчитанными для специально не подготовленного человека;

• комплектность поставки - получение комплекта теплосчетчика от одного поставщика гарантирует совместимость его элементов и работоспособность их в совокупности; в противном случае возможны недоразумения, связанные с адаптацией теплосчетчика к конкретным условиям применения и проявляющиеся в процессе эксплуатации;

• срок гарантии - типичный срок гарантии - 2 года; повышенный срок гарантии привлекателен для покупателя и характеризует уверенность изготовителя в надежности своей продукции;

• цена - стоимость комплекта различных теплосчетчиков колеблется в широком диапазоне и зависит, прежде всего, от цены преобразователей расхода, количества каналов измерений теплоты, необходимости измерений давления, наличия внешнего оборудования (принтер, модем), поставщика (отечественный, зарубежный) и других факторов; стоимость преобразователей в свою очередь зависит, прежде всего, от метода измерений расхода и диаметра условного прохода.

При правильном выборе теплосчетчика и его комплекта поставки у потребителя появляется возможность реального контроля за такими параметрами теплоснабжения как температура и давление воды в трубопроводах. В результате обычно исчезают проблемы с недостаточным количеством тепла или низкой температурой воды на верхних этажах зданий, т.к. плохая работа теплоснабжающей организации будет зарегистрирована теплосчетчиком. Все эти положительные эффекты можно получить в той или иной степени с помощью теплосчетчика любого типа, но вот затраты на эксплуатацию и ремонт теплосчетчика очень сильно зависят от выбора конкретного прибора.

При выборе счетчика тепла для конкретных условий эксплуатации следует принимать во внимание диаметр трубопровода, предполагаемый расход теплоносителя, разницу температур в прямом и обратном трубопроводах (то есть до и после отапливаемого объекта). Но в любом случае имеет смысл проконсультироваться у специалиста и доверить ему решение этой проблемы. Дело в том, что от корректности выбора счетчика зависит не только его работоспособность, но и точность его показаний, которую в последствии достаточно трудно проверить, и от которой в значительной степени зависит соответствие фактически потребленной тепловой энергии той, за которую мы платим.