теплосчетчик для учета теплопотребления в локальных сетях

Формула изобретения

Теплосчетчик для учета теплопотребления в локальных сетях, содержащий установленные на теплоисточниках тепловые датчики и схему формирования и накопления сигнала, несущего информацию о доле потребления тепла индивидуальным потребителем, отличающийся тем, что теплосчетчик содержит термопары, установленные на входе и выходе каждого теплоисточника, находящегося у индивидуального потребителя, а схема формирования сигнала состоит из термогенераторов, представляющих собой последовательное включение этих термопар, нагруженных на резистивные делители напряжения, причем выходные напряжения термогенераторов соединены согласно - последовательно и подключены ко входу преобразователя напряжения в частоту, выход которого соединен со счетчиком импульсов.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано в разветвленных локальных тепловых сетях для определения доли потребленной тепловой энергии каждого отдельного потребителя, общее количество которой измеряется общим теплосчетчиком.

Наиболее близким к предлагаемому решению является способ локального контроля и учета теплопотребления по патенту РФ №2105958, кл. G 01 К 17/08, опубл. 27.02.98, в котором термопреобразователями с различными относительными уровнями подаваемых сигналов (на один градус разности температур) измеряют разности температур теплоносителя на входе и выходе теплоисточников, а уровни подаваемых сигналов от термопреобразователей создают пропорциональными относительным номинальным тепловым мощностям соответствующих теплоисточников.

Для реализации этого способа в качестве датчиков предлагается использовать термоэлектрические преобразователи сопротивления или термопары, при этом указанные датчики должны иметь уровни сигналов, пропорциональные тепловым мощностям теплоисточников. Для этого при использовании в качестве датчиков, например, термопар их количество должно быть пропорционально тепловой мощности каждого теплоисточника. Термопары соединены последовательно, суммарный сигнал подается на один измерительный прибор, устанавливаемый у каждого потребителя (например, в квартире) - потенциометр для термоэлектрических датчиков или мост сопротивления для преобразователей сопротивления. Измерив с помощью теплового счетчика количество тепла, поступившее в локальную сеть, состоящую из нескольких индивидуальных потребителей, и, определив долю каждого потребителя, можно подсчитать, сколько должен платить каждый потребитель.

Этот способ имеет следующие недостатки: требуется применение дорогостоящих цифровых автоматических измерителей напряжения или сопротивления с суммирующими во времени устройствами и нестираемой памятью, необходимо применение большого количества термопар для создания сигналов, пропорциональных мощностям теплоисточников, поскольку ЭДС термопар на один градус разности температур имеет дискретное значение, и для получения приемлемой точности обеспечения пропорциональности сигналов потребуется очень большое количество термопар (более сотни на каждый теплоисточник).

Изобретение решает задачу значительного снижения затрат на приборы учета тепловой энергии, повышения их надежности и ресурса работоспособности в тепловых системах жилищно-коммунального хозяйства, при внутрицеховом учете тепловой энергии и во всех других случаях, когда требуется определять долю потребленной тепловой энергии (весовые коэффициенты) индивидуальным потребителем в локальной сети с общим тепловым счетчиком.

Для решения поставленной задачи теплосчетчик для учета теплопотребления в локальных сетях, содержащий установленные на теплоисточниках тепловые датчики и схему формирования и накопления сигнала, несущего информацию о доле потребления тепла индивидуальным потребителем, содержит термопары, установленные на входе и выходе каждого теплоисточника, находящегося у индивидуального потребителя, а схема формирования сигнала состоит из термогенераторов, представляющих собой последовательное включение этих термопар и резистивных делителей напряжения, причем выходные напряжения термогенераторов соединены согласно-последовательно и подключены ко входу преобразователя напряжения в частоту, выход которого соединен со счетчиком импульсов.

Теплосчетчик может содержать схему формирования, содержащую соединенные согласно-последовательно термопары, нагруженные на резистивный делитель напряжения, выходное напряжение которого подключено к входу преобразователя.

На чертеже изображена электрическая схема заявляемого теплосчетчика. Теплосчетчик состоит из термогенераторов 1, 2, 3, …4. Каждый термогенератор состоит из двух последовательно включенных термопар 5 и 6, 7 и 8, 9 и 10, 11 и 12 и двух последовательно включенных с ними резисторов соответственно 13 и 14, 15 и 16, 17 и 18, 19 и 20. Выходы всех термогенераторов 1, 2, 3, …, 4 соединены между собой последовательно и подключены к входу преобразователя 21, выход которого соединен со входом счетчика импульсов 22, служащего регистрирующим устройством.

Теплосчетчик работает следующим образом.

Заявляемый теплосчетчик устанавливается у индивидуального потребителя, например, в отдельно взятой квартире. Одна из термопар (например, 5) термогенератора (например, 1) устанавливается на входе теплоносителя, например, на входе батареи центрального отопления, а вторая термопара (например, 6) устанавливается на выходе теплоносителя. На каждый теплоисточник (батарею) устанавливаются две термопары.

Поскольку температура теплоносителя (например, воды) на входе выше, чем на выходе, на концах термопар 5 и 6, 7 и 8, 9 и 10, 11 и 12 образуются термо-ЭДС e₁…e_n, пропорциональные разности температур на входе и выходе теплоисточника. Эти термо-ЭДС обуславливают протекание токов через резисторы 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20 и, соответственно, возникновение падения напряжений U ₁…U_n на резисторах 14,16, 18,20. Напряжения U₁…U_n включены между собой согласно-последовательно и поданы на вход преобразователя 21.

На выходе преобразователя 21 образуются импульсы постоянного тока, частота F которых прямо пропорциональна сумме напряжений U₁…U_n.

F=·U ²

где - линейный коэффициент преобразования.

Импульсы постоянного тока с частотой F поступают на счетчик импульсов 22, который суммирует эти импульсы во времени. Частота импульсов линейно изменяется с изменением напряжения на входе преобразователя 21, растет при увеличении напряжения и снижается при его уменьшении. Коэффициент преобразования должен выбираться таким, чтобы частота следования импульсов была согласована с требуемой чувствительностью на разность температур на входе и выходе каждого термогенератора 1, 2, 3, …, 4. Это требование не вызывает проблем, поскольку тепловые сети весьма инерционны. На практике вполне достаточно, чтобы минимальная частота импульсов была равна 0,01-0,02 Гц, то есть около одного импульса в минуту. Общее количество импульсов за месяц составит не более 40000, что обеспечивает более чем достаточную точность отсчета потребляемой энергии. При этом общей емкости семиразрядного разрядного счетчика хватит более чем на 10 лет непрерывного счета импульсов. Счетчик электронного типа должен иметь устройство долговременной памяти на случай временного отключения электроэнергии.

Предложенная схема определения весовых коэффициентов теплопотребления рассчитана на использование в теплосетях, в которых ко всем индивидуальным потребителям подводится теплоноситель с одинаковой температурой и давлением. В этом случае коэффициент деления напряжения резистивными делителями в каждом термогенераторе у всех индивидуальных потребителей выбирается одинаковым:

где R₁₃, R₁₄, R₁₅, R ₁₆, … R₂₄ - номинальные значения резисторов 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 23, 24.

В тех случаях, когда не обеспечиваются одинаковое давление теплоносителя и его температура во всей сети, коэффициенты деления k для каждого конкретного случая устанавливаются индивидуально для обеспечения равных условий по учету потребленной теплоэнергии. Таким же способом могут быть установлены льготы по оплате теплоэнергии отдельным индивидуальным потребителям.

Для определения весового коэффициента индивидуального потребителя требуется измерение общего количества теплоэнергии, потребленной всеми потребителями локальной сети. Определение весового коэффициента Р потребленной индивидуальным потребителем теплоэнергии производится в соответствии с формулой:

.

где Q - общее количество потребленной энергии по показаниям теплового счетчика на входе локальной сети,

П_i - показания счетчика импульсов, установленного у каждого потребителя.

Стоимость теплоэнергии для каждого индивидуального потребителя за равный промежуток времени будет равна:

где C_i - стоимость тепловой энергии для i-того индивидуального потребителя,

С - общая стоимость потребленной тепловой энергии всеми индивидуальными потребителями,

P _i - индивидуальный весовой коэффициент.

По сравнению с прототипом предлагаемый теплосчетчик требует применения только одной дифференциальной термопары для каждого теплоисточника, недорогого, но достаточно точного преобразователя напряжение-частота, реализуемого с помощью одной микросхемы и простого счетчика импульсов - электромеханического или электронного. Это делает конструкцию заявляемого теплосчетчика простой и недорогой в изготовлении, а также достаточно надежной. Погрешность определения весовых коэффициентов при этом легко может быть получена не более 0,5%.