СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАСХОДА ТЕПЛА ЛОКАЛЬНЫМИ ПОТРЕБИТЕЛЯМИ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2010 года по МПК G01K17/08 

Изобретения относятся к теплотехническим измерениям и могут быть использованы для определения расхода тепловой энергии локальными потребителями в системе жилищно-коммунального хозяйства.

Известен способ учета расхода тепла каждым объектом теплоснабжения, описанный в з. №2006100750.

Известный способ включает измерение общего расхода тепла центровым счетчиком, измерение расхода тепла адресными счетчиками объема прохождения теплоносителя, установленными в каждом объекте отопления, и определение расхода тепла на теплоснабжение каждого объекта по формуле

Qi=Vi×QΣ/VΣ,

где Qi - расход тепла на теплоснабжение i-того объекта отопления;

Vi - объем прохождения теплоносителя, использованного i-тым объектом отопления;

QΣ - общий расход на теплоснабжение сгруппированных объектов отопления;

VΣ - общий объем прохождения теплоносителя.

Недостатком известного способа является то, что в данном случае не учитываются теплопотери в транзитных и этажных стояках, что приводит к снижению точности измерений потребления тепла локальными потребителями.

Известен способ определения расхода тепла локальными потребителями, входящими в объединенную систему потребителей тепла, описанный в п. РФ №2138029

по кл. G01K 17/08, з. 09.06.98, оп. 20.09.99 и выбранный в качестве прототипа.

Известный способ включает определение расхода тепла объединенной системой потребителей тепла по тепловому счетчику по всему дому за конкретное время теплоотдачи теплоисточником, измерение разности температур на поверхности теплоисточника локального потребителя тепла и охлаждающей среды локального потребителя тепла, затем определяют по формуле Ньютона-Рихмана средний коэффициент теплоотдачи по объединенной системе потребителей тепла, с помощью которого определяют расход тепла локальным потребителем за то же конкретное время теплоотдачи теплоисточником 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.

Недостатком известного способа является низкая точность определения расхода по каждой квартире, сравнимая с распределением по площади квартир, что связано с неправильным использованием формулы Ньютона-Рихмана, которая предполагает, что входящие в нее параметры используются только от одного теплоисточника, а затем полученные расходы от каждого теплоисточника можно складывать, но не наоборот, как предлагается в патенте. Кроме того, данный способ является сложным и дорогим, т.к. требует большого количества и большой протяженности линий. При этом, если одна или несколько квартир откажутся устанавливать квартирный прибор определения разности температур и термодатчики на батареи и в комнатах, то применять данный способ будет невозможно.

Задачей является повышение точности определения расхода тепла по каждой квартире при упрощении схемной реализации способа.

Поставленная задача решается тем, что:

- в первом варианте способа определения расхода тепла локальными потребителями, входящими в объединенную систему потребителей тепла в многоэтажном многоквартирном доме с вертикальной разводкой труб (стояков) с однотрубной системой теплоснабжения, заключающемся в то, что определяют расход тепла объединенной системой потребителей локального потребителя теплоснабжения, получают данные о разности тепловых параметров в помещении локального потребителя, определяют расход по конкретному локальному потребителю тепла в каждом объекте отопления с учетом площади теплоотдачи, согласно изобретению расход тепла локальным потребителем определяют на основе учета теплопотребления каждого из стояков в однотрубной системе теплоснабжения, при получении данных о разности тепловых параметров в помещении локального потребителя используют в качестве тепловых параметров интегральные значения удельных энтальпий на входе и выходе помещения локального потребителя тепла по каждому стояку, проходящему через помещение, для определения расхода тепла по конкретному локальному потребителю определяют доли потребленной тепловой энергии в помещениях локальных потребителей в пределах одного стояка, рассчитывают теплопотребление радиаторов в помещениях локальных потребителей, подключенных к каждому стояку, и затем определяют расход тепла по конкретному локальному потребителю как суммарное потребление всех радиаторов по всем стоякам, проходящим через помещение локального потребителя;

- во втором варианте способа определения расхода тепла локальными потребителями, входящими в объединенную систему потребителей тепла в многоэтажном многоквартирном доме с вертикальной разводкой труб (стояков) в двухтрубной системе отопления, заключающемся в том, что определяют расход тепла по конкретному локальному потребителю с учетом площади теплоотдачи по конкретной квартире в объединенной системой потребителей, согласно изобретению предварительно определяют суммарные теплопотери в транзитных стояках, проходящих через помещения локальных потребителей, определяют этажные теплопотери в транзитных стояках, определяют теплопотребление радиаторов в помещениях локальных потребителей, подключенных к каждому стояку, и с учетом всех вышеназванных параметров производят расчет тепла, отпущенного квартире локального потребителя в целом.

В первом варианте определение расхода тепла локальным потребителем на основе учета теплопотребления каждого из стояков с использованием в качестве тепловых параметров локального потребителя разности интегральных значений удельных энтальпий на входе и выходе помещения локального потребителя тепла по каждому стояку, проходящему через помещение, в совокупности с определением расхода тепла по конкретному локальному потребителю с учетом доли потребленной тепловой энергии в помещении локального потребителя в пределах одного стояка и расчетом теплопотребления радиаторов в этом помещении, подключенных к каждому стояку, и расчетом суммарного потребления всех радиаторов в локальном помещении по всем стоякам в этом же помещении дает возможность более точно и более просто определить расход тепла локальным потребителем в объединенной системе потребителей тепла с вертикальной разводкой труб с однотрубной системой отопления.

Во втором варианте определение суммарных и этажных теплопотерь в транзитных стояках в совокупности с определением теплопотребления радиаторов в помещениях локальных потребителей, подключенных к каждому стояку, дает возможность более точно определить расход тепла локальным потребителем в объединенной системе потребителей тепла с вертикальной разводкой труб с двухтрубной системой отопления.

Технический результат - повышение точности определения расхода тепла локальным потребителем.

Заявляемый по первому варианту способ определения расхода тепла локальными потребителями обладает новизной, отличаясь от прототипа такими существенными признаками, как определение расхода тепла локальным потребителем на основе учета теплопотребления каждого из стояков в однотрубной системе теплоснабжения, использование при получении данных о разности тепловых параметров в помещении локального потребителя в качестве тепловых параметров интегральных значений удельных энтальпий на входе и выходе помещения локального потребителя тепла по каждому стояку, проходящему через помещение, выявление для определения расхода тепла по конкретному локальному потребителю доли потребленной тепловой энергии в помещениях локальных потребителей в пределах одного стояка, расчет теплопотребления радиаторов в помещениях локальных потребителей, подключенных к каждому стояку, и последующее определение расхода тепла по конкретному локальному потребителю как суммарное потребление всех радиаторов по всем стоякам, проходящих через помещение локального потребителя, обеспечивающих в совокупности достижение заданного результата.

Во втором варианте заявляемый способ обладает новизной в сравнении с прототипом, отличаясь от него такими существенными признаками, как определение суммарных теплопотерь в транзитных стояках, проходящих через помещения локальных потребителей, определение дополнительно этажных теплопотерь в транзитных стояках, определение теплопотребления радиаторов в помещениях локальных потребителей, подключенных к каждому стояку, и расчет с учетом всех вышеназванных параметров тепла, отпущенного квартире локального потребителя в целом, обеспечивающих в совокупности достижение заданного результата.

Заявителю неизвестны технические решения, обладающие указанными в каждом из вариантов отличительными существенными признаками и обеспечивающими достижение заданного результата, поэтому он считает, что заявляемый способ в обоих вариантах соответствует критерию «изобретательский уровень».

Заявляемый способ в обоих вариантах может найти широкое применение в жилищно-коммунальном хозяйстве, а потому соответствует критерию «промышленная применимость».

Изобретение иллюстрируется чертежами, где показаны на:

фиг.1 - схема расположения измерительных датчиков на отопительных стояках многоквартирного дома с однотрубной системой отопления;

фиг.2 - схема расположения измерительных датчиков на отопительных стояках многоквартирного дома с двухтрубной системой отопления.

В первом варианте выполнения заявляемый способ заключается в следующем.

Для однотрубной системы отопления способ определения расхода тепла локальными потребителями, входящими в объединенную систему потребителей тепла (ОСПТ), включает следующие операции:

- определение расхода тепла объединенной системой потребителей тепла за конкретное время на основе определения теплопотребления каждого из стояков в однотрубных системах теплоснабжения многоэтажных жилы домов с вертикальной разводкой стояков;

- определение разности интегральных значений удельных энтальпий на входе и выходе помещения локального потребителя тепла (квартиры) по каждому стояку, проходящему через помещение;

- определение долей потребленной тепловой энергии в помещениях локального потребителя в пределах одного стояка;

- расчет теплопотребления радиаторов в помещениях локальных потребителей, подключенных к каждому стояку;

- расчет тепла, отпущенного квартире локального потребителя в целом.

Заявляемый способ в первом варианте осуществляется следующим образом (см. фиг.1).

Для однотрубных систем отопления с вертикальной разводкой измерительная система строится на базе беспроводной сенсорной технологии.

Измерительная система состоит из беспроводных сенсоров удельной энтальпии ТЕ, устанавливаемых в стояках на входе в каждое помещение абонента и на прямых и обратных трубопроводах отопительных стояков, и счетчиков массового расхода воды FE на обратных трубопроводах отопительных стояков.

Функциональная схема расположения измерительных сенсоров на отопительных стояках многоквартирного дома приведена на фиг.1.

Измеряют температуру воды и ее давление в стояке на входе в помещение.

Затем определяют удельную энтальпию радиатора в помещении локального потребителя (называемого далее для краткости абонентом) в пределах одного стояка в соответствии с уравнениями определения энтальпии воды, приведенными в нормативном документе для систем теплоснабжения МИ2412-97, с использованием измеренного значения температуры воды в стояке на входе в помещение и давления воды в стояке.

Интегральное значение параметра удельной энтальпии за конкретное время определяют с помощью любого математического метода определения интегрального значения.

Удельное теплопотребление радиаторов в помещениях абонентов на каждом этаже в пределах одного стояка

где i - номер этажа (0…N);

j - номер стояка (1…К).

Удельное теплопотребление стояка j

где h_00-j - удельная энтальпия на входе в стояк;

h_0-j - удельная энтальпия на выходе из стояка.

Выполняют расчет долей потребленной тепловой энергии в помещениях абонентов в пределах одного стояка как

Замеряют массовый расход воды по стояку j, к которому подключены радиаторы абонентов, и далее рассчитывают теплопотребление радиаторов в помещениях абонентов, подключенных к стояку j

где Q_СТ-j - теплопотребление стояка j,

где G_j - массовый расход воды по стояку j.

Тепло, отпущенное квартирам абонентов, определяют как суммарное теплопотребление всех радиаторов по всем стоякам (от №1 до №К), проходящим через помещения абонентов

где n - номер квартиры;

j - количество стояков, проходящих через квартиру (1…К);

i - номер этажа, на котором расположена квартира.

При этом должен соблюдаться баланс тепловой энергии

где n - количество квартир (1…М);

j - количество стояков (1…К).

Во втором варианте для двухтрубной системы способ определения расхода тепла локальными потребителями, входящими в объединенную систему потребителей тепла (ОСПТ), включает следующие операции:

- определение суммарных теплопотерь в транзитных стояках, проходящих через помещения абонентов;

- определение этажных теплопотерь в транзитных стояках;

- определение теплопотреблений радиаторов в помещениях абонентов, подключенных к каждому стояку;

- расчет тепла, отпущенного квартире абонента в целом.

Во втором варианте заявляемый способ осуществляется следующим образом.

Для двухтрубных систем отопления с вертикальной разводкой измерительная система строится с применением нового класса измерительных устройств, имеющих как традиционные цифровые интерфейсы для связи с системой учета, распределения и регулирования, так и беспроводные интерфейсы связи (см. фиг.2).

Измерительная система состоит из сенсоров полной энтальпии НЕ, устанавливаемых на входах отопительных стояков и на выходах из помещений абонентов.

Сенсор полной энтальпии представляет собой многопараметрическое устройство, основными измеряемыми параметрами в котором являются скорость потока и температура теплоносителя. С использованием измеренных параметров в устройстве определяются:

- массовый расход;

- плотность в рабочих условиях;

- приведенная энтальпия теплоносителя.

Измеряют также температуру воды в стояке на входе в помещение и давление воды в стояке.

Производят вычисление расчетных параметров в соответствии с уравнениями, приведенными в нормативных документах систем теплоснабжения, например МИ2412-97 или в данных ГССД 188-99, с использованием измеренного значения температуры воды в стояке на входе в помещение и давления воды в стояке.

С помощью любого математического метода определения интегрального значения определяют интегральное значение параметра полной энтальпии Н_0-j на входе в j-ый стояк за конкретное время.

Суммарное теплопотребление i-того стояка определяется как

где i - номер этажа (1…N);

j - номер стояка (1…К);

Н - полная энтальпия на входе в j-ый стояк.

Определяют коэффициент веса потребления каждого радиатора стояка

где N - число этажей в доме.

Тогда теплопотребление радиатора стояка определяется как

где i - номер этажа.

Тепло, отпущенное квартирам абонентов, рассчитывают как суммарное теплопотребление всех радиаторов по всем стоякам, проходящих через помещения абонентов

где n - номер квартиры;

j - количество стояков, проходящих через квартиру (1…К);

i - номер этажа, на котором расположена квартира.

В сравнении с прототипом заявляемый способ в обоих его вариантах позволяет более точно определить расход тепла по каждой квартире.

Изобретения относятся к теплотехническим измерениям и могут быть использованы для определения расхода тепловой энергии локальными потребителями в системе жилищно-коммунального хозяйства. В первом варианте выполнения заявляемый способ определения расхода тепла локальными потребителями в однотрубной системе теплоснабжения включает следующие операции: определение расхода тепла объединенной системой потребителей тепла за конкретное время на основе определения теплопотребления каждого из стояков в однотрубных системах теплоснабжения многоэтажных жилых домов с вертикальной разводкой стояков; определение разности интегральных значений удельных энтальпий на входе и выходе помещения локального потребителя тепла (квартиры) по каждому стояку, проходящему через помещение; определение долей потребленной тепловой энергии в помещениях локального потребителя в пределах одного стояка; расчет теплопотребления радиаторов в помещениях локальных потребителей, подключенных к каждому стояку; расчет тепла, отпущенного квартире локального потребителя в целом. Во втором варианте для двухтрубной системы способ определения расхода тепла локальными потребителями, входящими в объединенную систему потребителей тепла (ОСПТ), включает следующие операции: определение суммарных теплопотерь в транзитных стояках, проходящих через помещения абонентов; определение этажных теплопотерь в транзитных стояках; определение теплопотреблений радиаторов в помещениях абонентов, подключенных к каждому стояку; расчет тепла, отпущенного квартире абонента в целом. Технический результат - повышение точности определения расхода тепла по каждой квартире при упрощении схемной реализации способа. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ определения расхода тепла локальными потребителями, входящими в объединенную систему потребителей тепла в многоэтажном многоквартирном доме с вертикальной разводкой труб (стояков), заключающийся в том, что в качестве системы теплоснабжения, в которой определяют расход тепла, выбирают однотрубную систему, получают данные о разности тепловых параметров в помещении локального потребителя, определяют расход по конкретному локальному потребителю тепла в каждом объекте отопления с учетом площади теплоотдачи, отличающийся тем, что расход тепла по объединенной системе потребителей определяют на основе учета теплопотребления каждого из стояков в однотрубной системе теплоснабжения, в качестве данных о разности тепловых параметров в помещении локального потребителя используют интегральные значения удельных энтальпий на входе и выходе помещения локального потребителя тепла по каждому стояку, проходящему через помещение, для определения расхода тепла по конкретному локальному потребителю определяют доли потребленной тепловой энергии в помещениях локальных потребителей в пределах одного стояка, рассчитывают теплопотребление радиаторов в помещениях локальных потребителей, подключенных к каждому стояку, и затем определяют расход тепла по конкретному локальному потребителю как суммарное потребление всех радиаторов по всем стоякам, проходящим через помещение локального потребителя.

2. Способ определения расхода тепла локальными потребителями, входящими в объединенную систему потребителей тепла в многоэтажном многоквартирном доме с вертикальной разводкой труб (стояков), заключающийся в том, что в качестве системы теплоснабжения, в которой определяют расход тепла, выбирают двухтрубную систему, определяют расход тепла по конкретному локальному потребителю с учетом площади теплоотдачи по конкретной квартире в объединенной системе потребителей, отличающийся тем, что предварительно определяют суммарные теплопотери в транзитных стояках, проходящих через помещения абонентов, определяют этажные теплопотери в транзитных стояках, определяют теплопотребление радиаторов в помещениях локальных потребителей, подключенных к каждому стояку, и с учетом всех вышеназванных параметров производят расчет тепла, отпущенного квартире локального потребителя в целом.