УСТРОЙСТВО УЧЕТА РАСХОДА ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ ОТОПИТЕЛЬНОГО ПРИБОРА Российский патент 1997 года по МПК G01K17/20 

Изобретение относится к теплотехническим измерениям и позволяет определить количество тепловой энергии, расходуемой отопительным прибором, т.е. потребляемой индивидуальным потребителем.

Известно устройство учета расхода тепловой энергии, содержащее радиатор, внутри которого имеется теплоизлучающий элемент, датчик температуры, батарею, усилитель-генератор, временной генератор, память данных, вычислительную схему, программатор, портативный накопитель данных, имеющий регистрационную память, дисплей, микропроцессор (например, патент US N 4473307, кл. G 01 K 17/06, 1984).

Недостатками данного устройства являются:
осуществление учета тепловой энергии только радиатора, конструкция которого разработана по данному патенту, т.е. невозможно производить учет тепловой энергии радиаторов других конструкций;
сложность конструкции радиатора и схемы, которая находится внутри радиатора, с применением большого количества сложных и дорогостоящих микросхем, т. е. по существу это мини-ЭВМ, что значительно увеличивает стоимость устройства.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для определения расхода тепловой энергии отопительного прибора, содержащее два термопреобразователя, один для измерения температуры поверхности отопительного прибора, а второй для измерения температуры в помещении, два генератора (мультивибратора), задатчик площади поверхности отопительного прибора, микропроцессор с вычислительным блоком, блок коэффициента теплоотдачи и блок обработки сигнала и индикации ( см. Заявку DE N 3130591, кл. G 01 K 17/08, 1983).

Однако это устройство обладает рядом существенных недостатков:
в описании данной заявки сказано, что т.к. комнатная температура 20^oC равна константе, то и коэффициент теплоотдачи α можно принять упрощенно как константу, но с этим нельзя согласиться, т.к. комнатная температура может изменяться от 5^oC до 30^oC, а разность температур между температурой поверхности отопительного прибора и комнатной температурой изменяется от 5^oC до 95^oC, при этом коэффициент теплоотдачи изменяется от 3 до 6, т.е. в два раза, очевидно, что показания тепловой энергии будут также отличаться от истинной в два раза, что резко влияет на точность измерения;
применение матрицы для вычисления коэффициента теплоотдачи вынуждает применять микропроцессор для управления ею, а для работы самого микропроцессора требуется много различных устройств, таких, как блок синхронизации, блок ввода информации и т.д. что повышает стоимость устройства и усложняет его;
в каждой ячейке матрицы записано конечное число (или часть числа) коэффициента теплоотдачи, которое дискретно, и чем меньше шаг дискретности, тем выше точность, но резко усложняется схема, а чем больше шаг, тем ниже точность, но упрощается схема, т.е. в данной ситуации, как правило, выбирают среднюю точность и сложность схемы, что влияет на точность коэффициента теплоотдачи устройства;
сложность внедрения и эксплуатации, т.к. для ремонта требуются дорогостоящие стенды и высококвалифицированные специалисты, что увеличивает расходы на внедрение и эксплуатацию;
низкий срок окупаемости, т.к. подобный счетчик тепловой энергии достаточно дорого стоит, т. е. далеко не каждый может приобрести данное устройство, а это значит, что не решается проблема индивидуального учета тепловой энергии.

Из сказанного можно сделать вывод, что измерение потребляемой тепловой энергии осуществляется с низкой точностью, при больших стоимости и расходах на внедрение и эксплуатацию.

Технический результат изобретения повышение точности измерения тепловой энергии, снижение стоимости устройства и трудозатрат при внедрении и эксплуатации.

Это достигается тем, что в устройство введен усилитель, включенный параллельно задатчику площади поверхности отопительного прибора, при этом первый вход усилителя соединен с первым входом блока вычисления коэффициента теплоотдачи и с выходом термопреобразователя для измерения температуры в помещении, второй вход усилителя соединен с вторым входом блока вычисления коэффициента теплоотдачи и с выходом термопреобразователя для измерения температуры поверхности отопительного прибора, а выход усилителя соединен с первым входом блока обработки сигнала и индикации, второй вход которого соединен с выходом блока вычисления коэффициента теплоотдачи, выполненного в виде решающего усилителя, реализующего предложенную функциональную зависимость коэффициента теплоотдачи от разности температур (α = fΔt).

На фиг. 1 показана блок-схема устройства учета тепловой энергии, состоящая из термопреобразователя 1 для измерения температуры поверхности отопительного прибора, термопреобразователя 2 для измерения температуры в помещении, задатчика 3 площади поверхности отопительного прибора, выполненного в виде переменного резистора, усилителя 4, блока вычисления коэффициента теплоотдачи 5 и блока обработки сигнала и индикации 6.

Усилитель 4 включен параллельно задатчику 3 площади поверхности отопительного прибора, при этом первый вход усилителя 4 соединен с первым входом блока вычисления коэффициента теплоотдачи 5 и с выходом термопреобразователя 2 для измерения температуры в помещении, второй вход усилителя 4 соединен с вторым входом блока вычисления коэффициента теплоотдачи 5 и с выходом термопреобразователя 1 для измерения температуры поверхности отопительного прибора, а выход усилителя 4 соединен с первым входом блока обработки сигнала и индикации 6, второй вход которого соединен с выходом блока вычисления коэффициента теплоотдачи 5, выполненного в виде решающего усилителя, реализующего функциональную зависимость коэффициента теплоотдачи от разности температур (α = fΔt), точнее α = fΔt_x0,03+3 (см. фиг. 2).

Устройство работает следующим образом. Задатчиком 3 устанавливается выбираемая величина площади поверхности отопительного прибора (м²) (см. "Справочник проектировщика. Отопление, водопровод, канализация", под редакцией канд. тех. наук И.Г. Староверова, М. Стройиздат, 1975, с. 41 46). В случае, если площадь отопительного прибора приводится в справочнике на одну секцию, то необходимо эту величину умножить на количество реально существующих секций в отопительном приборе, причем установка площади производится один раз при установке устройства или замене отопительного прибора.

Термопреобразователи 1, 2 измеряют температуру поверхности отопительного прибора и воздуха в отапливаемом помещении, соответственно. Сигналы температур (Δt) умножается на заданную площадь поверхности отопительного прибора (T), т. е. Δt•T. Одновременно сигналы с термопреобразователей поступают на входы блока вычисления коэффициента теплоотдачи 5, где по разности температур (Δt) вычисляется коэффициент теплоотдачи (α) по заданной функции α = fΔt_x0,03+3, в диапазоне разности температур 5-95^oC. Сигналы с выхода усилителя поступает на первый вход блока обработки сигнала и индикации, а с выхода блока вычисления коэффициента теплоотдачи на второй вход, где сигналы перемножаются и произведение выводится на индикатор, т.е. Δt_xT_xα = Q, где Q тепловая энергия отопительного прибора.

В результате применения предложенного блока вычисления коэффициента теплоотдачи упростилась схема блока и повысилась точность измерения как коэффициента теплоотдачи, так и всей тепловой энергии, а также уменьшилась стоимость и значительно упростилась схема устройства.

Сущность изобретения: устройство содержит два термопреобразователя 1, 2 для измерения температуры, соответственно, поверхности отопительного прибора и воздуха в помещении, задатчик площади поверхности отопительного прибора 3, выполненный в виде переменного резистора, усилитель 4, блок вычисления коэффициента теплоотдачи 5, блок обработки сигнала и индикации 6. Блок 5 выполнен в виде решающего усилителя, реализующего зависимость α = f(Δt). 2 ил.

Устройство учета расхода тепловой энергии отопительного прибора, содержащее термопреобразователь для измерения температуры поверхности отопительного прибора, термопреобразователь для измерения температуры в помещении, задатчик площади поверхности отопительного прибора, выполненный в виде переменного резистора, блок вычисления коэффициента теплоотдачи и блок обработки сигнала и индикации, отличающееся тем, что в него введен усилитель, включенный параллельно задатчику площади поверхности отопительного прибора, при этом первый вход усилителя соединен с первым входом блока вычисления коэффициента теплоотдачи и с выходом термопреобразователя для измерения температуры в помещении, второй вход усилителя соединен с вторым входом блока вычисления коэффициента теплоотдачи и с выходом термопреобразователя для измерения температуры поверхности отопительного прибора, а выход усилителя соединен с первым входом блока обработки сигнала и индикации, второй вход которого соединен с выходом блока вычисления коэффициента теплоотдачи, выполненного в виде решающего усилителя, реализующего функциональную зависимость коэффициента теплоотдачи от разности температур.