Nowoczesne ciepłomierze – zdalny odczyt i dwustronna komunikacja

Na mocy dyrektywy (UE) 2018/2002 w sprawie efektywności energetycznej, zwanej popularnie dyrektywą EED (Energy Efficiency Directive) [1], od 25 października 2020 r. nowo instalowane liczniki (urządzenia pomiarowe) muszą umożliwiać zdalny odczyt swoich wskazań.

Indywidualne rozliczanie zużycia ciepła w budynkach

Do tej pory w odniesieniu do nowych budynków wielorodzinnych wymogiem dyrektywy EED [1], spójnym z ustawą Prawo energetyczne [2] i rozporządzeniem w sprawie szczegółowych zasad kształtowania i kalkulacji taryf oraz rozliczeń z tytułu zaopatrzenia w ciepło [3], było zapewnienie możliwości indywidualnego rozliczenia zużycia ciepła. Dyrektywa EED wprowadziła obowiązek zagwarantowania prawa do rozliczeń i informacji o rozliczeniach lub zużyciu ciepła także tym odbiorcom, którzy nie są stroną umowy z dostawcą ciepła. Taka sytuacja najczęściej występuje w budynkach wielorodzinnych zarządzanych przez spółdzielnię lub wspólnotę – stroną umowy jest zarządca, a nie odbiorca końcowy.

Indywidualne rozliczenie wymaga uzyskania wiarygodnej informacji o zużyciu ciepła przez danego odbiorcę. Prawo energetyczne [2] dopuszcza metody rozliczeń oparte na:

• wskazaniach ciepłomierzy;
• wskazaniach urządzeń umożliwiających indywidualne rozliczenie kosztów, a niebędących przyrządami pomiarowymi w rozumieniu przepisów metrologicznych (tzw. podzielniki ciepła);
• powierzchni lub kubaturze lokali.

Ciepłomierze – precyzyjne rozliczanie

Najbardziej precyzyjną metodą rozliczeń za ciepło w budynkach jest opomiarowanie zużycia w lokalach za pomocą ciepłomierzy indywidualnych. W budynkach wielorodzinnych najczęściej stosuje się ciepłomierze zespolone (kompaktowe), w których wszystkie części urządzenia połączone są w jednej obudowie. Występują dwa rodzaje ciepłomierzy, które różnią się zastosowanym przetwornikiem:

• ciepłomierz z przetwornikiem mechanicznym, który działa dzięki wirnikowi napędzanemu strumieniem przepływającej wody. Ten rodzaj ciepłomierza jest tańszy w zakupie i eksploatacji, ale ze względu na obecność części mechanicznych mniej dokładny i mniej trwały, a bardziej podatny na uszkodzenia;
• ciepłomierz z przetwornikiem ultradźwiękowym, w którym przepływ jest mierzony dzięki dwukierunkowej technice promieni UV. Licznik taki jest droższy, ale cechuje się większą dokładnością i trwałością.

Niezależnie od zastosowanej technologii przetwarzania, ciepłomierze muszą spełniać wymogi rozporządzenia w sprawie wymagań, którym powinny odpowiadać ciepłomierze i ich podzespoły [4], oraz normy PN-EN 1434-1 dot. wymagań ogólnych dla ciepłomierzy [5] i mieć ocenę zgodności [6]. Oba rodzaje ciepłomierzy dają również – wymaganą dla urządzeń nowo instalowanych, a przydatną dla istniejących – możliwość zdalnego odczytu ich wskazań, a także komunikacji dwukierunkowej lub włączenia w system BMS (Building Management System). Podstawowe wymagania dla wymiany danych między miernikiem a urządzeniem odczytowym podaje część trzecia normy produktowej ciepłomierzy – PN-EN 1434-3 [7].

Każdy licznik może wysyłać następujące informacje:

• dane identyfikacyjne (np. numer fabryczny), które pozwalają zidentyfikować ciepłomierz w zbiorze danych i jednoznacznie przypisać do niego pozostałe dane;
• bieżący odczyt zużycia ciepła;
• archiwalny odczyt zużycia ciepła z momentu zamknięcia poprzedniego okresu rozliczeniowego (ułatwia i usprawnia przygotowanie rozliczeń);
• bieżące parametry eksploatacyjne;
• informacje o nieprawidłowościach – np. próba zdjęcia nakładki przez użytkownika, próba rozmagnesowania licznika, przepływ wsteczny;
• alarmy – np. wyciek czy przekroczenie przepływu maksymalnego.

Odczyt zdalny można prowadzić z zastosowaniem technologii bezprzewodowych (radiowych) lub przewodowych (przez magistralę umożliwiającą wymianę danych między licznikiem a urządzeniem komputerowym). Możliwe jest zarówno zastosowanie nowych urządzeń ze wbudowanym modułem komunikacyjnym, jak i doposażenie urządzeń istniejących w nakładki do odczytu bezprzewodowego (radiowego) lub w moduły umożliwiające komunikację z różnymi protokołami.

Technologią stosowaną w wymianie danych jest M-Bus (Meter-Bus) – zoptymalizowane kosztowo, ustandaryzowane na poziomie europejskim rozwiązanie powstałe specjalnie do przekazywania informacji między licznikami, takimi jak ciepłomierze, wodomierze czy gazomierze, a urządzeniem odczytowym. Technologia, urządzenia i proces wymiany danych określa norma PN-EN 13757 (choć w Polsce jest ona dostępna tylko w wersji okładkowej) [8] – część 1 podaje ogólne informacje o wymianie danych, a część 2 i 4 odnoszą się bezpośrednio do samych mierników – PN-EN 13757-2 do mierników w komunikacji przewodowej, a PN-EN 13757-4 do mierników w komunikacji bezprzewodowej (radiowej). Standard wymiany bezprzewodowej nosi nazwę Wireless M-Bus.

Odczyt mobilny z zastosowaniem technologii radiowej

Technologia bezprzewodowa wymaga bliskiego położenia stacji bazowej (anteny), która zbiera pakiety danych wysyłane przez liczniki. Stacja bazowa łączy się z urządzeniem wyposażonym w odbiornik radiowy i program do odczytu – dzięki temu dane są przetwarzane i zapisywane. Dane pochodzące z urządzenia można zgrać np. na komputer stacjonarny, a następnie wykorzystać je do rozliczeń z użytkownikami opomiarowanych lokali (lub innych obiektów) oraz do analizy dotyczącej zużycia prądu, pracy instalacji cieplnej w budynku czy nieprawidłowości.

System odczytu z zastosowaniem technologii radiowej składa się z następujących komponentów:

• licznik „inteligentny”, czyli wyposażony we wbudowany moduł lub zewnętrzną nakładkę radiową;
• stacja bazowa (antena): wbudowana w czytnik (w syste­mie obchodowym – ­walk-by) lub zewnętrzna na dachu samochodu (w systemie objaz­dowym – drive-by);
• urządzenia do przetwarzania i odczytu danych.

Rozwiązanie takie umożliwia inkasentowi dokonanie odczytu:

• jednoznacznego (bezbłędnego) – wyeliminowana jest możliwość błędu ludzkiego;
• szybkiego – np. jeden z producentów podaje, że możliwy jest odczyt 100 liczników w ciągu 10–15 minut;
• bliskiego jednoczesnemu – odczyty z urządzeń z jednego obiektu pochodzą niemal z tej samej chwili (z dokładnością do kilkunastu minut, a nie kilku godzin czy nawet kilku dni);
• sprawnego i niekłopotliwego zarówno dla osób odczytujących, jak i użytkowników lokali – odczytu dokonuje się bez wchodzenia do lokali, można też odczytać wskazania urządzenia trudno dostępnego.

Ciepłomierze wyposażone w nakładkę do odczytu radiowego są o ok. 25% droższe od liczników bez tego rozwiązania, umożliwiają jednak tańszą eksploatację. Wynika ona ze znacznego ograniczenia kosztów pracy związanej z odczytami wzrokowymi i późniejszym przygotowaniem rozliczeń na tej podstawie. Z symulacji producentów ciepłomierzy i rozwiązań do odczytu zdalnego wynika, że koszt wzrokowych odczytów wskazań jest zwykle wyższy niż różnica w cenie między ciepłomierzami, które umożliwiają odczyt wzrokowy, a tymi, które można odczytywać zdalnie. Im więcej lokali w danym budynku (także takich z utrudnionym dostępem), tym większe korzyści ekonomiczne.

Odczyt stacjonarny z zastosowaniem technologii przewodowej

Zastosowanie technologii przewodowej (Wired M-Bus) umożliwia prowadzenie odczytów bez pracy w terenie. Dane z ciepłomierzy przekazywane są przewód (magistralę, szynę) M-Bus do urządzeń zbierających i przetwarzających dane. Pakiety danych wysyłane są do urządzenia odczytowego, np. komputera. Może ono mieścić się w tym samym lub innym budynku (np. w siedzibie zarządcy). Oprogramowanie na urządzeniu odczytowym umożliwia wygodny odczyt tych danych oraz ich interpretację – nie tylko przygotowanie rozliczeń dla użytkowników poszczególnych lokali, ale też monitoring urządzeń i całej sieci. Dzięki temu możliwe jest wykrywanie nieprawidłowości lub awarii, a także tworzenie analiz służących do optymalizacji pracy instalacji w obiekcie.

Ciepłomierze muszą być wyposażone w moduł komunikacyjny i połączone przewodem, który umożliwia przesłanie danych do urządzenia M-Bus Master. Do jednego urządzenia, zgodnie z normą EN 13757, można podłączyć do 250 liczników, a długość powstałej w ten sposób sieci M-Bus może wynosić do 2800 m. Możliwa jest także – z zastosowaniem dodatkowych, odpowiednio sprzężonych urządzeń zbierających i przetwarzających sygnał – rozbudowa sieci, tak by zawierała większą liczbę liczników.

Komunikacja między ciepłomierzem a urządzeniem odczytowym może przebiegać jedno- lub dwukierunkowo. W komunikacji jednokierunkowej ciepłomierz wysyła dane (zużycie chwilowe, sygnały alarmowe) do urządzenia odczytowego, a w komunikacji dwukierunkowej urządzenie odczytowe dodatkowo wysyła informacje do ciepłomierza. Daje to następujące możliwości:

• wysyłanie danych z ciepłomierza na zapytanie urządzenia odczytowego;„ potwierdzenie odbioru danych z licznika;
• zdalne programowanie licznika;
• zdalne ustawienie zakresu odczytu z danego licznika;
• zdalne kasowanie alarmów;
• zdalna synchronizacja daty i godziny.

Odczyt zdalny – wymagania i korzyści

Zapewnienie możliwości odczytu zdalnego jest wymagane przez prawo na mocy dyrektywy EED [1]. Oprócz już obowiązującego wymagania dla urządzeń nowo instalowanych dyrektywa przewiduje podobny wymóg dla wszystkich zainstalowanych urządzeń pomiarowych. Będą one musiały zostać doposażone w zdalny odczyt swoich wskazań lub wymienione do 1 stycznia 2027 r.

Za wprowadzeniem urządzeń z odczytem zdalnym przemawiają m.in.:

• komfort mieszkańców – nie muszą oni uczestniczyć w procedurze odczytów;
• precyzyjne i tańsze pozyskiwanie odczytów – wyklucza się pomyłki, błędy ludzkie czy koszty związane np. z koniecznością kilkukrotnego odwiedzenia danego lokalu;
• transparentne i „sprawiedliwe” odczyty – nieobecność lokatora w trakcie odczytu nie oznacza konieczności rozliczenia na podstawie prognoz czy oszacowań;
• tańsza obsługa rozliczeń ciepła – dużo łatwiej zgromadzić i zinterpretować dane oraz przygotować dokumenty dla użytkowników;
• większa częstotliwość odczytów (np. raz na kwartał, raz na miesiąc, a nawet raz na godzinę).

Należy podkreślić, że większa częstotliwość odczytów ma znaczenie nie tylko dla wyższej precyzji i wartości pozyskanych danych. Dyrektywa EED [1] określa także obowiązek raportowania do użytkowników o zużyciu mierzonych mediów. Obecnie użytkownik może uzyskać raport w ujęciu kwartalnym, na własną prośbę. Jednak już od 1 stycznia 2022 r. każdy użytkownik będzie otrzymywał taki raport co miesiąc.

Z odczytów prowadzonych z dużą częstotliwością powstają wartościowe zbiory danych, które umożliwiają stały monitoring i analizę danych dotyczących zużycia energii. Dlatego ciepłomierze włączane są do systemu BMS.

Ciepłomierze w systemach BMS

Odpowiednia częstotliwość odczytu danych (np. co godzinę lub jeszcze częściej) umożliwia stworzenie wartościowego pod kątem analizy zbioru danych. Szczegółowe przebiegi zużycia ciepła dla poszczególnych lokali pozwalają np. zidentyfikować punkty szczególnie dużego poboru ciepła, wraz z rozkładem czasowym jego zużycia. Zarządca może nie tylko poszukiwać przyczyn takiego stanu, ale też potraktować te informacje jako punkt wyjścia do działań związanych z budynkiem. Może to być – w zależności od rodzaju obiektu – na przykład kontrola instalacji cieplnej i wczesna interwencja w przypadku wykrytych nieprawidłowości, weryfikacja pracy całego systemu BMS (czy jest skonfigurowany optymalnie do danego budynku), analiza możliwości modernizacji budynku w obszarach szczególnie ciepłochłonnych (np. zastosowanie odnawialnych źródeł energii) czy nawet zmiana dostawcy usług lub renegocjacja umowy. Po przeprowadzeniu takich działań analiza wskazań ciepłomierzy daje możliwość oceny, czy wdrożone rozwiązania przyniosły oczekiwany skutek.

Warto dodać, że coraz więcej firm oferuje wyposażone w intuicyjny interfejs programy działające w oparciu o zdalne odczyty ciepłomierzy, ale skierowane do użytkowników. Dzięki dostępowi do takiego programu (najczęściej przez przeglądarkę, a nawet w aplikacji mobilnej), użytkownicy mogą śledzić bieżące zużycie ciepła i swoje rozliczenia.

Czy wymieniać ciepłomierze na urządzenia z odczytem zdalnym?

Wymiana ciepłomierzy dla całego obiektu, nawet prowadzona etapami, to duże wyzwanie kosztowe i logistyczne, które ze względu na wymagania prawne musi jednak zostać podjęte. Wymianę taką można połączyć np. z procedurą legalizacji ciepłomierzy.

Ciepłomierze można stosować przez 5 lat od pierwszego dnia po dacie tzw. legalizacji pierwotnej [9]. Po tym czasie konieczna jest legalizacja wtórna, do której konieczne są badania urządzeń w oddziale Głównego Urzędu Miar lub w punkcie legalizacyjnym. Może się wówczas okazać, że proces ponownej legalizacji (z uwzględnieniem kosztów regulacji czy serwisu urządzeń) jest niewiele tańszy niż wymiana urządzeń. Mając na uwadze wymagania prawne oraz ciągły rozwój rynku, dobrym pomysłem dla zarządcy może być zaplanowanie wymiany ciepłomierzy na „inteligentne” przy najbliższej wtórnej legalizacji oraz odpowiednia komunikacja z użytkownikami budynku, pozwalająca wyjaśnić im zasadność takiego rozwiązania.

Literatura

1. Dyrektywa Parlamentu Europejskiego i Rady (UE) 2018/2002 z 11 grudnia 2018 r., zmieniająca dyrektywę 2012/27/UE w sprawie efektywności energetycznej (Dz.Urz. UE L 328/210 z 21.12.2018).
2. Ustawa z dnia 10 kwietnia 1997 r. – Prawo energetyczne (DzU 1997, nr 54, poz. 348, z późn. zm.).
3. Rozporządzenie Ministra Gospodarki z dnia 22 września 2017 r. w sprawie szczegółowych zasad kształtowania i kalkulacji taryf oraz rozliczeń z tytułu zaopatrzenia w ciepło (DzU 2017, poz. 1988).
4. Rozporządzenie Ministra Gospodarki z dnia 21 grudnia 2007 r. w sprawie wymagań, którym powinny odpowiadać ciepłomierze i ich podzespoły, oraz szczegółowego zakresu sprawdzeń wykonywanych podczas prawnej kontroli metrologicznej tych przyrządów pomiarowych (DzU 2008, nr 1, poz. 2).
5. PN-EN 1434-1 Ciepłomierze. Wymagania ogólne.
6. Rozporządzenie Ministra Rozwoju z dnia 2 czerwca 2016 r. w sprawie wymagań dla przyrządów pomiarowych (DzU 2016, poz. 815).
7. PN-EN 1434-3:2016-02 Ciepłomierze. Część 3: Wymiana danych i interfejsy (wersja angielska).
8. PN-EN 13757 System komunikacji dla przyrządów pomiarowych (wersja angielska).
9. Rozporządzenie Ministra Przedsiębiorczości i Technologii z dnia 22 marca 2019 r. w sprawie prawnej kontroli metrologicznej przyrządów pomiarowych (DzU 2019, poz. 759).
10. Materiały firm: Antap, Apator, BMeters, Diehl Metering, Ecomess, Itron, Maddalena, Siemens.

Chcesz być na bieżąco? Zapisz się do naszego newslettera!