Способ измерения расхода тепла ( варианты )

(51)01 17/16 НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ РАСХОДА ТЕПЛА ( ВАРИАНТЫ )(71) Заявитель Рыбальченко Георгий Евгеньевич(72) Автор Рыбальченко Георгий Евгеньевич(73) Патентообладатель Рыбальченко Георгий Евгеньевич(57) 1. Способ измерения количества тепла, включающий измерение температуры и объема как подаваемого, так и возвратного теплоносителя, и определение энтальпии теплоносителя, отличающийся тем, что в системе отопления или в системе горячего водоснабжения с регенерацией дополнительно учитывают опорную температуру, удельную энтальпию теплоносителя определяют для каждой из указанных температур, а количество тепла определяют по формуле 1 р 1(1-2)(1 р 1-2 р 2)(2-3),где- количество тепла, кДж 1 - объем подаваемого теплоносителя, м 3 р 1 - плотность подаваемого теплоносителя, кг/м 3 1 - удельная энтальпия подаваемого теплоносителя, соответствующая измеренной его температуре, кДж/кг 2 - объем возвратного теплоносителя, м 3 р 2 - плотность возвратного теплоносителя, кг/м 3 7611 1 2005.12.30 2 - удельная энтальпия возвратного теплоносителя, соответствующая измеренной его температуре, кДж/кг 3 - удельная энтальпия теплоносителя, соответствующая опорной температуре,кДж/кг. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве опорной температуры измеряют температуру воды в системе холодного водоснабжения. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве опорной температуры задают значение температуры воды в системе холодного водоснабжения. 4. Способ измерения количества тепла, включающий измерение температуры и объема, как подаваемого, так и возвратного теплоносителя, и определение энтальпии теплоносителя, отличающийся тем, что в замкнутой системе отопления и системе горячего водоснабжения с регенерацией объемы подаваемого и возвратного теплоносителей измеряют в системе горячего водоснабжения, а температуру, как подаваемого, так и возвратного теплоносителя - в обеих системах, измеряют объем теплоносителя в системе отопления, при этом учитывают опорную температуру, в качестве которой используют заданное значение температуры воды в системе холодного водоснабжения, удельную энтальпию теплоносителя определяют для каждой из указанных температур, а количество тепла определяют по формуле 1 р 1(1-2)2 р 3(3-4)(2 р 3-3 р 4)(4-5),где- количество тепла, кДж 1 - объем теплоносителя в системе отопления, м 3 р 1 - плотность теплоносителя в системе отопления, кг/м 3 1 - удельная энтальпия подаваемого теплоносителя системы отопления, соответствующая измеренной его температуре, кДж/кг 2 - удельная энтальпия возвратного теплоносителя системы отопления, соответствующая измеренной его температуре, кДж/кг 2 - объем подаваемого теплоносителя в системе горячего водоснабжения, м 3 р 3 - плотность подаваемого теплоносителя в системе горячего водоснабжения, кг/м 3 3 - удельная энтальпия подаваемого теплоносителя системы горячего водоснабжения, соответствующая измеренной его температуре, кДж/кг 3 - объем возвратного теплоносителя в системе горячего водоснабжения, м 3 р 4 - плотность возвратного теплоносителя в системе горячего водоснабжения, кг/м 3 4 - удельная энтальпия возвратного теплоносителя системы горячего водоснабжения,соответствующая измеренной его температуре, кДж/кг 5 - удельная энтальпия теплоносителя, соответствующая заданной опорной температуре, кДж/кг. 5. Способ по п. 4, отличающийся тем, что в системе отопления измеряют объем подаваемого теплоносителя. 6. Способ по п. 4, отличающийся тем, что в системе отопления измеряют объем возвратного теплоносителя. 7. Способ измерения количества тепла, включающий измерение температуры и объема, как подаваемого, так и возвратного теплоносителя, и определение энтальпии теплоносителя, отличающийся тем, что в системе теплоснабжения с дополнительным источником измеряют температуру теплоносителя от дополнительного источника, удельную энтальпию теплоносителя определяют для каждой из указанных температур и, используя в качестве опорной температуру возвратного теплоносителя, определяют количество тепла по формуле 1 р 1(п 1-2)(1 р 1-2 р 2)(2-3),где- количество тепла, кДж 1 - объем подаваемого теплоносителя, м 3 р 1 - плотность подаваемого теплоносителя, кг/м 3 2 7611 1 2005.12.30 1 - удельная энтальпия подаваемого теплоносителя, соответствующая измеренной его температуре, кДж/кг 2 - удельная энтальпия возвратного теплоносителя, соответствующая измеренной его температуре, кДж/кг 2 - объем возвратного теплоносителя, м 3 р 2 - плотность возвратного теплоносителя, кг/м 3 3 - удельная энтальпия теплоносителя от дополнительного источника, соответствующая измеренной его температуре, кДж/кг. Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, в частности к измерению количества потребляемой или вырабатываемой тепловой энергии, и может быть использовано в различных отраслях промышленности и коммунальном хозяйстве. Известен способ измерения количества тепла путем измерения перепада температур на входе и на выходе потребителя тепла посредством измерения температуры поверхности трубопровода системы отопления, измерения количества теплоносителя, измерения температуры окружающей среды за пределами здания потребителя тепла, при этом количеств тепла определяют, рассчитывая изменение теплосодержания окружающей среды как за счет конвекции, так и за счет теплового излучения 1. Приведенный способ сложен и недостаточно точен, т.к., во-первых, на изменение теплосодержания окружающей среды могут влиять различные внешние факторы, а во-вторых, в формуле используется коэффициент, определяемый опытным путем, для конкретного потребителя. Известны способы измерения количества тепла, заключающиеся в измерении температуры теплоносителя в подающем трубопроводе, измерении количества теплоносителя и определении опорной температуры, а именно температуры теплоносителя в возвратном трубопроводе, описанные, например, в 2. Количество тепла определяют по формуле(1)(1-2) ,где- количеств тепла, кДж С - удельная теплоемкость теплоносителя- плотность теплоносителя, кг/м 3- объем теплоносителя, м 3- время измерения количества, час Т 1 - температура подаваемого теплоносителя,Т 2 - температура возвратного теплоносителя, . Указанный способ не учитывает количество тепла, возвращенное с возвратным теплоносителем, требует определения или задания времени потребления тепла, т.е. также не является достаточно точным. Наиболее близким ко всем трем вариантам заявляемого способа известным способом измерения количества тепла является способ, описанный в 3 и заключающийся в измерении температуры и количества как подаваемого, так и возвратного теплоносителя, определении энтальпий теплоносителя, соответствующих измеренным температурам, определении количества тепла по формуле 7611 1 2005.12.30 Указанный способ имеет недостаточную точность, поскольку искомую величину количества определяют как разность рассчитанных значений. Погрешность результата при этом может превысить суммарную. Главной задачей настоящего изобретения является создание точного способа измерения количества тепла, обеспечивающего возможность измерения количества тепла в различных системах. Дополнительной задачей является создание способа измерения суммарного количества тепла в системе отопления и в системе горячего водоснабжения одного потребителя. Еще одной задачей является создание способа измерения количества тепла, отдаваемого в тепловые сети его производителем. Поставленная задача в способе измерения количества тепла, заключающемся в измерении температуры и количества как подаваемого, так и возвратного теплоносителя и определении энтальпии теплоносителя, решена тем, что в системе отопления или в системе горячего водоснабжения с регенерацией учитывают опорную температуру, а удельную энтальпию теплоносителя определяют для каждой из указанных температур и количество тепла определяют по формуле(3)11(1- 2)(11-22)(2-3) ,где- количество тепла, кДж 1 - объем подаваемого теплоносителя, м 3 1 - плотность подаваемого теплоносителя, кг/м 3 1 - удельная энтальпия подаваемого теплоносителя соответствующая измеренной его температуре, кДж/кг 2 - объем возвратного теплоносителя, м 3 2 - плотность возвратного теплоносителя, кг/м 3 2 - удельная энтальпия возвратного теплоносителя, соответствующая измеренной его температуре, кДж/кг 3 - удельная энтальпия теплоносителя, соответствующая опорной температуре,кДж/кг. В качестве опорной температуры можно измерять температуру воды в системе холодного водоснабжения. В качестве опорной температуры можно также использовать заданное значение температуры воды в системе холодного водоснабжения. Для осуществления заявляемого способа и решения второй задачи данного изобретения в замкнутой системе отопления и системе горячего водоснабжения с регенерацией измеряют количество подаваемого и возвратного теплоносителя системы горячего водоснабжения, а также теплоносителя в системе отопления, измеряют температуру подаваемого и возвратного теплоносителя в обеих системах, а в качестве опорной температуры используют заданное значение температуры воды в системе холодного водоснабжения,определяют удельную энтальпию теплоносителя для каждой из указанных температур и общее количество тепла определяют по формуле(4)11(1-2)23(3-4)(23-34)(4-5) ,где- количество тепла, кДж 1 - объем теплоносителя в системе отопления, м 3 1 - плотность теплоносителя системе отопления, кг/м 3 1 - удельная энтальпия подаваемого теплоносителя системы отопления, соответствующая измеренной его температуре, кДж/кг 2 - удельная энтальпия возвратного теплоносителя системы отопления, соответствующая измеренной его температуре, кДж/кг 2 - объем подаваемого теплоносителя системы горячего водоснабжения, м 3 3 - плотность подаваемого теплоносителя системы горячего водоснабжения, кг/м 3 4 7611 1 2005.12.30 3 - удельная энтальпия подаваемого теплоносителя системы горячего водоснабжения, соответствующая измеренной его температуре, кДж/кг 3 - объем возвратного теплоносителя системы горячего водоснабжения, м 3 4 - плотность возвратного теплоносителя системы горячего водоснабжения, кг/м 3 4 - удельная энтальпия возвратного теплоносителя системы горячего водоснабжения,соответствующая измеренной его температуре, кДж/кг 5 - удельная энтальпия теплоносителя, соответствующая заданной опорной температуре, кДж/кг. Для этого в системе отопления можно измерять объем подаваемого теплоносителя или объем возвратного теплоносителя. Для осуществления заявляемого способа и решения третьей задачи данного изобретения, в системе теплоснабжения с дополнительным источником измеряют объем и температуру как подаваемого, так и возвратного теплоносителя, измеряют температуру теплоносителя от дополнительного источника, удельную энтальпию теплоносителя определяют для каждой из указанных температур и количество тепла определяют по формуле(5)11(1-2)(11-22)(2-3) ,где- количество тепла, кДж 1 - объем подаваемого теплоносителя, м 3 1 - плотность подаваемого теплоносителя, кг/м 3 1 - удельная энтальпия подаваемого теплоносителя, соответствующая измеренной его температуре, кДж/кг 2 - удельная энтальпия возвратного теплоносителя, соответствующая измеренной его температуре, кДж/кг 2 - объем возвратного теплоносителя, м 3 2 - плотность возвратного теплоносителя, кг/м 3 3 - удельная энтальпия теплоносителя от дополнительного источника, соответствующая измеренной его температуре, кДж/кг. Поскольку искомую величину количества определяют как сумму рассчитанных значений, погрешность результата не превысит той погрешности одного из слагаемых, которая является наибольшей. Заявляемый способ реализуют следующим образом. Устанавливают в трубопроводы датчики температуры, например термопреобразователи сопротивления. В зависимости от варианта реализации способа устанавливают датчики в необходимые трубопроводы (подающий и возвратный трубопроводы систем отопления и/или горячего водоснабжения, холодного водоснабжения). Устанавливают в трубопроводы датчики измерителей объема, например ультразвуковые датчики цифрового расходомера. Измеряют необходимые температуры теплоносителя. По известным таблицам 4 определяют удельные энтальпии теплоносителя, соответствующие измеренным температурам и виду теплоносителя. По этим же таблицам определяют плотности теплоносителя, соответствующие измеренным или заданным температурам и виду теплоносителя. В зависимости от варианта реализации способа количество тепла определяют по одной из формул (3)-(5). Заявляемый способ реализован в измерителе, показанном схематически на фиг. 1. На фиг. 2-6 показаны схемы подключения указанного измерителя. В самом общем случае измеритель содержит четыре датчика температуры, выполненные в виде термопреобразователей сопротивления 1-4, эталонное термосопротивление 5 и измеритель 6 объема с тремя ультразвуковыми датчиками 7-9. Импульсный выход измерителя 6 объема связан с первым входом вычислительного блока 10, со вторым входом 5 7611 1 2005.12.30 которого связан блок 11 преобразования температуры - удельная энтальпия, а с третьим входом - блок 12 преобразования температуры - плотность. Выход 13 вычислительного блока 10 соединен с индикаторным устройством 14, в качестве которого может использоваться стрелочный прибор, цифровой индикатор, либо дисплей компьютера. Для измерения количества тепла используются схемы подключения измерителя, показанные на фиг. 2 а, б и 3 а, б. Ультразвуковые датчики 7 и 8 устанавливают в подающем и возвратном трубопроводах в системах отопления (фиг. 2 а и 3 а) и горячего водоснабжения с регенерацией (фиг. 2 б и 3 б). В этих же трубопроводах устанавливают термосопротивления 1 и 2. В качестве опорной температуры используют либо температуру воды в системе холодного водоснабжения (3), измеренную термосопротивлением 3 (фиг. 2 а и б), либо температуру (5), заранее заданную через величину эталонного термосопротивления 5(фиг. 3 а и б). Определяют значения температур, в соответствии с которыми определяются значения 1 и 2 - плотности теплоносителей, 1, 2, 3, 5 - удельные энтальпии теплоносителей, соответствующие указанным температурам. Количество тепла определяют по формуле (3), учитывая при этом количество тепла, унесенное за счет количества теплоносителя. Для определения суммарного количества тепла в замкнутой системе отопления и системе горячего водоснабжения с регенерацией используются схемы подключения, показанные на фиг. 4 и 5. Ультразвуковой датчик 7 устанавливают в подающем (фиг. 4) или возвратном (фиг. 5) трубопроводах в системе отопления. Ультразвуковые датчики 8 и 9 устанавливают в подающем и возвратном трубопроводах в системе и горячего водоснабжения с регенерацией. Во всех этих трубопроводах устанавливают термосопротивления 1, 2, 3 и 4. В качестве опорной температуры используют температуру (5), заранее заданную через величину эталонного термосопротивления 5. Количество тепла определяют по формуле (4). В системе теплоснабжения с дополнительным источником используется схема подключения, показанная на фиг. 6. Ультразвуковые датчики 7 и 8 устанавливают в подающем и возвратном трубопроводах. В этих же трубопроводах устанавливают термосопротивления 1 и 2. Устанавливают термосопротивление 3 в трубопроводе дополнительного источника. Количество тепла определяют по формуле (5). Таким образом, заявляемые варианты способа позволяют осуществлять измерение количества тепла в различных системах отопления, горячего водоснабжения, суммарного количества тепла в системе отопления и в системе горячего водоснабжения одного потребителя или измерения количества тепла, отдаваемого в тепловые сети его производителем. Поскольку искомую величину количества во всех вариантах реализации способа определяют как сумму рассчитанных значений, погрешность результата не превысит той погрешности одного из слагаемых, которая является наибольшей. Источники информации 1. Заявка на патент РБ на изобретение 950991, П 601 17/16. 2. Мурин Г.А. Теплотехнические измерения. - М. Энергия, 1968. - С. 502. 3. Г.М. Иванова и др. Теплотехнические измерения и приборы. - . Энергоатомиздат,1984. - С. 140-141 (прототип). 4. Ривкин ., Александров А. Теплофизические свойства воды и водяного пара. - . Энергия, 1980, таблица -. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.