СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАСХОДА ТЕПЛА ЛОКАЛЬНЫМИ ПОТРЕБИТЕЛЯМИ, ВХОДЯЩИМИ В ОБЪЕДИНЕННУЮ СИСТЕМУ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ ТЕПЛА Российский патент 1999 года по МПК G01K17/08 

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано для учета потребляемого тепла локальным потребителем, являющимся составной частью объединенной системы потребителей, например, в коммунальном хозяйстве для учета тепла, потребляемого отдельной квартирой в многоквартирном доме.

Способ определения количества тепла основан на использовании закона Ньютона - Рихмана, согласно которому
Q = α•S•(T₁-T₂)t,
где Q - количество тепла, использованное потребителем тепла;
α - коэффициент теплоотдачи;
S - площадь поверхности теплоотдачи объекта;
Т₁ - температура поверхности теплоотдачи объекта;
T₂ - температура охлаждающей среды;
t - время потребления тепла.

Коэффициент теплоотдачи зависит от многих факторов, поэтому для того, чтобы определить его с достаточной точностью необходимо иметь сложные приборы и способы его определения.

Известен "Способ определения локального коэффициента теплоотдачи", описание изобретения к а.с. СССР N 1781563, кл. G 01 К 17/20, опубликовано в БИ N 46, 15.12.92 г. (1).

Сущность данного изобретения заключается в следующем: нагревают датчик теплового потока (ДТП), установленный в непосредственной близости от объекта контроля, токовыми импульсами с периодом следования, равными (3 - 20)τ, где τ - тепловая постоянная времени датчика.

В момент t равенства температуры поверхности ДТП температуре поверхности объекта измеряют тепловой поток, температуру окружающей среды и температуру ДТП. По измеренным значениям определяют величину локального коэффициента теплоотдачи.

Для определения расхода тепла локальным потребителем, в частности в отдельно взятой квартире в многоквартирном и многоэтажном доме, описанным выше способом по а. с. N 1781563 представляется очень спорным, так как он очень сложный; прибор учета для одной квартиры будет дорогим, следовательно, неприемлемым.

К тому же этот прибор не может дать объективной и точной величины расхода тепла, так как принятая в настоящее время повсеместно в России вертикальная разводка труб теплоснабжения в многоэтажных жилых домах не позволяет произвести точный учет расхода тепла в отдельно взятой квартире.

Известен также "Способ локального контроля и учета теплопотребления" патент России N 2105958 кл. G 01 К 17/00, 17/08, опубликовано в БИ N 6, 27.02.98 г. (2).

Суть этого изобретения состоит в следующем: измеряют разности температур теплоносителей на входе и выходе тепловых установок, а уровни подаваемых от термопреобразователей сигналов создают пропорциональными относительным номинальным тепловым мощностям соответствующих тепловых установок, обеспечивая пропорциональность суммарного уровня сигнала общему потреблению тепловой энергии.

Однако широкое применение этого способа не рационально по следующим причинам:
- из-за дороговизны термопреобразователей;
- практически неограниченного спектра типов термопреобразователей в связи с разнообразием теплоиспользующих установок;
- большого количества линий связи, соединяющих термопреобразователи с прибором измерения разности температур;
- из-за измерения разности температур на входе и выходе батарей отопления, которая мала и может быть учтена только достаточно точным, а значит дорогостоящим, прибором.

Целью предлагаемого изобретения является создание эффективного и недорогого способа определения расхода тепла в отдельной квартире в многоквартирном и многоэтажном жилом доме.

Сущность предлагаемого "Способа определения расхода тепла локальными потребителями, входящими в объединенную систему потребителей тепла" заключается в следующем.

Для определения расхода тепла, например, в отдельно взятой квартире в многоэтажном многоквартирном доме с вертикальной (традиционной) или горизонтальной разводкой труб отопления сначала определяют расход тепла по всему дому по тепловому счетчику для всего дома. С тепловым счетчиком связан домовой концентратор информации (ДКИ), в котором записывается информация о площади поверхности теплоотдачи по каждой квартире в этом доме. ДКИ получает данные о разности температур от приборов локальных потребителей тепла в определенные моменты времени, а также постоянно фиксируется температура на поверхности теплоотдачи отопительных приборов (батарей) и температура охлаждающей среды (воздуха на уровне пола в помещении).

Зная расход тепла объединенной системой потребителей тепла за конкретное время (по показаниям домового теплового счетчика), ДКИ определяет средний коэффициент теплоотдачи по объединенной системе потребителей тепла. А затем, зная этот коэффициент, ДКИ определяет расход тепла по конкретному локальному потребителю как произведение среднего коэффициента теплоотдачи по объединенной системе потребителей тепла на площадь теплоотдачи этого локального потребителя, на разницу температур на поверхности теплоисточника и охлаждающей среды локального потребителя, и умноженное на то же самое время, за которое был определен расход тепла по объединенной системе. Вычислив количество тепла по каждому локальному потребителю ДКИ передает эту информацию на соответствующий прибор учета локального потребителя с постоянным накоплением информации по расходу тепла.

Таким образом, можно определить расход тепла по каждому локальному потребителю, входящему в объединенную систему потребителей тепла.

На чертеже изображена схема оборудования, например, многоквартирного многоэтажного дома, средствами измерения расхода тепла в целом по дому и по каждой конкретной квартире.

На весь дом устанавливают один электронный тепловой счетчик. В каждой квартире установлен квартирный прибор учета тепла (а может быть установлен единый прибор, учитывающий кроме тепла расходы всех других энергоресурсов - газа, электроэнергии, горячей и холодной воды), задачей которого является измерение разности температур, хранение и накопление информации о расходованном тепле и обмен данными с ДКИ.

В каждой квартире однотипно устанавливают на каждую батарею термодатчики. Все термодатчики, если в квартире несколько батарей, соединяются последовательно и подключаются к измерителю разности температур квартирного (локального) прибора учета.

Для измерения разности температур на уровне пола устанавливают еще один термодатчик, который также подключают к квартирному прибору учета.

Предлагаемый "Способ определения расхода тепла локальными потребителями, входящими в объединенную систему потребителей тепла" осуществляют следующим образом.

Зная по тепловому счетчику количество тепла, использованное всей объединенной системой, например, многоквартирным многоэтажным домом на данный конкретный момент времени, полагают, что этот расход тепла равен сумме расходов тепла в каждой квартире:
Q = ΣQ_i,
где, Q - расход тепла объединенной системой потребителей за конкретное время теплоотдачи теплоисточником;
Q_i - расход тепла локальным потребителем за конкретное время; a i =1 - n, где n - количество локальных потребителей тепла.

Исходя из равенства теплового баланса Q = Σ Q_i с определяют средний коэффициент теплоотдачи по объединенной системе потребителей тепла по формуле

где α - средний коэффициент теплоотдачи по объединенной системе потребителей тепла;
S_i - площадь поверхности теплоотдачи теплоисточника локального потребителя тепла;
ΔT_i - разность температур на поверхности теплоисточника локального потребителя тепла и охлаждающей среды локального потребителя тепла;
t - время теплоотдачи теплоисточником.

Теперь, определив средний коэффициент теплоотдачи по объединенной системе потребителей тепла, на его основе определяют количество тепла, использованное каждым потребителем, например квартирой номер i, за то же конкретного время t по формуле
Q_i= α•S_i•ΔT_i•t.
Предлагаемый способ определения расхода тепла локальными потребителями, входящими в объединенную систему потребителей тепла позволяет учитывать расход тепла не только по конкретном дому, но и, например, по микрорайону, где в качестве локального объекта будет выступать уже дом, а объединенный концентратор информации будет давать информацию уже по объединенной группе домов (микрорайону).

Литература.

1. "Способ определения локального коэффициента теплоотдачи", описание изобретения к а.с. СССР N 1781563, кл. G 01 К 17/20, опубликованное в БИ N 46, 15.12.92 г.

2. "Способ локального контроля и учета теплопотребления", описание патента RU N 2105958, кл. G 01 К 17/00, 17/08, опубликованное в БИ N 6, 27.02.98 г.

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано для учета потребляемого тепла локальным потребителем, являющимся составной частью объединенной системы потребителей, например, в коммунальном хозяйстве для учета тепла, потребляемого отдельной квартирой в многоквартирном доме. Способ определения расхода тепла локальными потребителями, входящими в объединенную систему потребителей тепла, включает определение расхода тепла объединенной системой потребителей тепла за конкретное время теплоотдачи теплоисточником, измерение разности температур на поверхности теплоисточника локального потребителя тепла и охлаждающей среды локального потребителя тепла. Затем определяют средний коэффициент теплоотдачи по объединенной системе потребителей тепла. С помощью этого коэффициента определяют расход тепла локальным потребителем за то же конкретное время теплоотдачи теплоисточником. Способ позволяет эффективно и недорого определить расход тепла в отдельной квартире в многоквартирном доме. 1 ил.

Способ определения расхода тепла локальными потребителями, входящими в объединенную систему потребителей тепла, отличающийся тем, что определяют расход тепла объединенной системой потребителей тепла за конкретное время теплоотдачи теплоисточником, измеряют разность температур на поверхности теплоисточника локального потребителя тепла и охлаждающей среды локального потребителя тепла, определяют средний коэффициент теплоотдачи по объединенной системе потребителей тепла по формуле

где α - средний коэффициент теплоотдачи по объединенной системе потребителей тепла;
Q - расход тепла объединенной системой потребителей за конкретное время теплоотдачи теплоисточником;
S_i - площадь поверхности теплоотдачи теплоисточника локального потребителя тепла;
ΔT_i - разность температур на поверхности теплоисточника локального потребителя тепла и охлаждающей среды локального потребителя тепла;
t - время теплоотдачи теплоисточником;
i = 1 - n, где n - количество локальных потребителей тепла,
затем определяют расход тепла локальным потребителем тепла за то же конкретное время теплоотдачи теплоисточником по формуле
Q_i= α•S_i•ΔT_i•t,
где Q_i - расход тепла локальным потребителем за конкретное время теплоотдачи теплоисточником.