Inteligentne ciepłomierze

Nowoczesny system opomiarowania mediów stanowi jeden z filarów rozwoju idei "smart metering".

Inteligentne opomiarowanie to więcej niż precyzyjne liczniki. To także niższa emisja zanieczyszczeń, ograniczenie strat energii na sieci oraz możliwość dostosowania do warunków pogodowych.

Usprawnienie systemu opomiarowania wiąże się z poprawą efektywności komunikacji z elementami rozproszonymi, zdalnym sterowaniem i monitorowaniem procesów technologicznych.

Nie mniej ważne jest raportowanie oraz stworzenie systemu predykcyjnego, dzięki czemu praca sieci ciepłowniczej będzie lepiej dostosowana do potrzeb odbiorców. To wszystko razem pozwala w konsekwencji obniżyć straty na przesyle, koszty zakupu ciepła i koszty pompowania.

Inteligentne opomiarowanie to tylko jeden z elementów wpływających na rozwój tzw. smart city, czyli miast zarządzanych ekologicznie, efektywnie i oszczędnie za pomocą internetu. Jeszcze kilka lat temu pojęcie to było znane w Polsce jedynie ze względu na przykłady z zagranicy.

Duże zachodnioeuropejskie miasta, np. Barcelona, mają opinię "smart", a Europa Środkowa dopiero w tej kwestii raczkuje. Niemniej według ekspertów mamy szansę w ciągu kilku lat dogonić liderów w dziedzinie inteligentnych miejskich rozwiązań – warunkiem są dobre i przemyślane inwestycje.

Obecnie w Poznaniu funkcjonuje system telemetryczny sieci ciepłowniczej wraz z monitoringiem i zdalnym sterowaniem komór ciepłowniczych oraz węzłów.

Z kolei w Warszawie realizowana jest idea inteligentnej sieci ciepłowniczej – pionierskim elementem rozwiązania jest zastosowanie bezprzewodowej łączności umożliwiającej zarządzanie tak dużym systemem. Według szacunków ma się to przyczynić do obniżenia emisji CO2 o 14 tys. ton rocznie. Warszawska inteligenta sieć ciepłownicza będzie także energooszczędna i bardziej wydajna niż obecnie.

Nowoczesne liczniki

Pierwszym elementem, w jaki należy uzbroić sieć cieplną, by można ją było określić mianem inteligentnej, są nowoczesne ciepłomierze, czyli takie, które umożliwiają zdalny odczyt i mają odpowiedni moduł komunikacyjny.

Ciepłomierz składa się z przetwornika przepływu (przepływomierza), pary czujników temperatury oraz przelicznika wskazującego.

Zadaniem przetwornika przepływu jest pomiar strumienia masy lub objętości wody i przekazanie tych danych do przelicznika.

Na rynku oferowane są obecnie trzy rodzaje przetworników przepływu:

• mechaniczne,
• ultradźwiękowe
• i nieco droższe – elektromagnetyczne.

Przetworniki mechaniczne mają korzystny stosunek jakości do ceny, dlatego nadal są często wybierane. Coraz częściej montuje się także ciepłomierze z przetwornikiem ultradźwiękowym ze względu na brak elementów ruchomych, przez co są one mniej awaryjne.

Przetwornik mechaniczny zawiera wirnik napędzany strumieniem przepływającej wody. Żeby zapobiec zakłóceniom transmisji magnetycznej, w ciepłomierzach mechanicznych stosuje się np. bezmagnesowe sprzęgła transmisji obrotów wirnika, które oparte są na indukcji magnetycznej. Rozwiązanie to jest energooszczędne i przy tym stosunkowo tanie. Zastosowanie mechanicznego, ruchomego elementu skutkuje jednak najmniejszą dokładnością spośród wszystkich rodzajów ciepłomierzy.

Przy ultradźwiękowym pomiarze objętości odczyt dokonywany jest na podstawie prędkości fali przepływającej wody przez znany przekrój. Dwa impulsatory emitują sygnały ultradźwiękowe w dwóch kierunkach: zgodnym z przepływem i przeciwnym do niego. Przepływ wyznaczany jest na podstawie różnicy czasu propagacji fali w obydwu kierunkach.

Do pomiaru metodą ultradźwiękową nie są potrzebne żadne mechaniczne (ruchome) części licznika. Urządzenia tego typu charakteryzują się dużą dynamiką pomiarów, a ze względu na brak elementów ruchomych są mniej narażone na awarie.

W przypadku elektromagnetycznego pomiaru objętości wykorzystuje się różnicę napięcia elektrycznego pomiędzy elektrodami zanurzonymi w wodzie. Taki przepływomierz nie zawiera wewnętrznych elementów mechanicznych i można go zabudować zarówno poziomo, pionowo, jak i ukośnie. Przepływomierze te mają dużą dokładność i stabilność w szerokim zakresie pomiarów, ale są kosztowne.

Czujniki temperatury, w które wyposaża się ciepłomierze, składają się z elementu pomiarowego, czyli termistora, którym jest najczęściej platyna. Zmienia ona oporność w zależności od temperatury. Im wyższa wartość platyny w czujniku, np. Pt500, Pt1000, tym większa dokładność pomiaru temperatury.

Rejestracja zużycia mediów za pomocą inteligentnego licznika powinna się odbywać w przedziałach jednogodzinnych lub nawet krótszych. Informacja o stanie licznika może być bezpośrednio przesyłana do zakładu, dzięki czemu sieć można na bieżąco monitorować, a przez to nią zarządzać.

Dziś ciepłomierze mają większe możliwości zbierania danych niż kilka lat temu i poza odczytem oferują archiwizację danych oraz tworzenie raportów o usterkach. Tym samym urządzenia takie usprawniają proces rozliczania mediów i ułatwiają zarządzanie siecią.

Czytaj też: Narzędzia energooszczędnej eksploatacji systemów ciepłowniczych i instalacji c.o. >>>

Montaż

Ciepłomierz powinien być zlokalizowany w miejscu umożliwiającym wygodny dostęp osobom upoważnionym do dokonywania odczytu oraz przeprowadzania prac serwisowych, np. na klatkach schodowych domów wielorodzinnych. Dla prawidłowego montażu bardzo ważne jest sprawdzenie kierunku przepływu narysowanego na ciepłomierzu.

Czujniki temperatury należy montować symetrycznie do osi przewodu – jednakowo dla zasilania i powrotu, co pozwala uzyskać wysoką dokładność pomiaru.

Osłony czujników powinny pozostać we wspawanych mufkach. Zgodnie z zaleceniami niektórych producentów koniec osłony powinien się znajdować ok. 4 mm nad osią rury – tak należy czynić w przypadku, gdy czujnik montowany jest w tulei osłonnej.

Nieco inaczej jest, gdy czujnik montowany jest bezpośrednio – w tej sytuacji nie ma go na powrocie, a na przewodzie tym montowany jest jedynie zawór odcinający.

W krajach UE stosowanie tulei zanurzających, które chronią czujniki temperatury, dopuszczalne jest w nowych instalacjach, jeżeli ciepłomierze są zgodne z MID.

Przed montażem należy się upewnić, że instalacja została prawidłowo przepłukana. Sam ciepłomierz można zamontować zarówno na zasilaniu instalacji, jak i na powrocie, ważne, żeby na zasilaniu i powrocie prawidłowo zostały zamontowane czujniki temperatury.

W budynkach wielorodzinnych montuje się zazwyczaj dwa rodzaje ciepłomierzy – liczniki główne, które mierzą całe ciepło zużyte przez budynek, oraz mniejsze, służące do rozliczania poszczególnych lokali.

Funkcję tych ostatnich pełnią ciepłomierze kompaktowe, w których przetwornik przepływu jest zespolony z przelicznikiem i czujnikami temperatury.

Jako ciepłomierze główne, a także w przypadku większych średnic rur, np. w zakładach, stosuje się urządzenia, w których przetwornik jest montowany oddzielnie.

Na rynku jest coraz więcej ciepłomierzy kompaktowych, które można stosować na dużych średnicach, np. DN 150. Nowoczesne ciepłomierze mają także bardzo szeroki zakres przepływu, np. od 2 do 3300 dm3/h, dzięki czemu znajdują zastosowanie w instalacjach różnej wielkości.

Podsumowanie

Dobór ciepłomierza zależy przede wszystkim od projektu instalacji.

Duże znaczenie ma rodzaj instalacji, czy jest ona jedno-, czy dwururowa, oraz rodzaj źródła ciepła. Podstawową jednak kwestią jest wyliczenie zapotrzebowania na ciepło dla poszczególnych lokali, a co za tym idzie całego budynku i przeliczenie tego na odpowiedni strumień wody.

Nowoczesne ciepłomierze dają szerokie możliwości monitoringu systemu rozliczenia mediów przy zapewnieniu sporej wygody inkasentom. Zdalny odczyt znacznie usprawnił odczytywanie wskazań z liczników (takich jak np. ciepłomierze) i otworzył drogę rozwiązaniom smart, które już niedługo, sądząc po doświadczeniach sąsiednich krajów, zagoszczą w Polsce na dobre. 

Czytaj też: Inteligentne sieci i systemy pomiarowe >>>

Chcesz być na bieżąco? Zapisz się do naszego newslettera!