Система учета тепла в зданиях с однотрубной системой вертикальной разводки

Полезная модель относится к области теплотехники, в частности к устройствам для измерения тепловой энергии, и может быть использована для высокоточного учета потребляемого тепла локальными потребителями, которые являются составной частью объединенной системы потребителей, например, в коммунальном хозяйстве для учета тепла, потребляемого отдельной квартирой в многоквартирном доме. Сущность полезной модели заключается в том, что в системе учета тепла в зданиях с однотрубной системой вертикальной разводки, с целью усовершенствования системы и ее дополнения средствами автоматического сбора и анализа информации, используются накладные датчики измерения температуры теплоносителя, выполненные в виде контейнера с фиксирующим механизмом, что позволяет производить монтаж датчиков путем накладки на трубу отопления без «врезки» в трубопровод. При этом система оснащается регистраторами данных измерения, а информация от датчиков измерения температуры теплоносителя посредством радиосвязи передается на регистраторы данных измерения в режиме реального времени. В свою очередь регистраторы данных измерения объединены посредством кабельной «бус системы» в общедомовую сеть с выходом на домовой компьютер с доступом к Интернету. Кроме того, датчики измерения температуры теплоносителя устанавливаются на входе в систему и на выходе из системы, где также устанавливается прибор для измерения объема теплоносителя, оснащенный радиопередатчиком для пересылки показаний на регистраторы данных измерения в режиме реального времени. При этом общедомовой компьютер, регистрирующий все показания и пересылающий их в расчетный центр, оснащен специальным программным обеспечением, позволяющим в режиме реального времени контролировать все циклы работы системы. 5 н.п. ф-лы; 1 ил.

Полезная модель относится к области теплотехники, в частности к устройствам для измерения тепловой энергии, и может быть использована для высокоточного учета потребляемого тепла локальными потребителями, которые являются составной частью объединенной системы потребителей, например, в коммунальном хозяйстве для учета тепла, потребляемого отдельной квартирой в многоквартирном доме.

Известен многофункциональный тепловой счетчик, содержащий термодатчики, соединенные с устройством вычисления, при этом устройство вычисления содержит вычислительный блок для подсчета расхода тепла, соединенный с блоком корректирующих коэффициентов, один из термодатчиков установлен на поверхности теплоисточника, а другой термодатчик установлен на уровне нижней границы, при этом расход тепла отражается на индикаторе, а вычисление теплопотребления происходит в соответствии с формулой учитывающей теплопотребление каждого потребителя с учетом его конкретных условий (см., например, Патент на ИЗ 2247340 по кл. G01K 17/08 за 2003 г.) [1].

Известное устройство [1] отличается не высокой точностью измерений расхода тепла, т.к. термодатчики фиксируют показания непосредственно на нагревателях, а, например, излучение тепла с имеющихся в квартире неизолированных труб учитывается только на основе теоретических расчетов, что на практике приводит к значительным погрешностям.

Известна также система измерения и учета поквартирного потребления тепла в системах теплоснабжения, включающая источник тепла, подающий трубопровод с последовательно соединенными поквартирными отопительными приборами и датчики измерения температуры, при этом система снабжена датчиками измерения температуры теплоносителя, установленными на трубопроводе при входе в каждую квартиру, причем каждый датчик выполнен в виде капсулы, представляющей собой стакан со ступенчатым дном, причем донная ступень изготовлена из материала с высоким коэффициентом теплопроводности, а в зоне верхнего основания датчика установлены элемент питания и антенна для передачи информации на счетчик тепловой энергии и/или индикатор температуры (см., например, Патент на ИЗ 2374566 по кл. F24D 19/00 за 2008 г.) [2].

Известная система [2] лишена недостатков устройства [1], так как в. ней для учета потребления тепла используется непосредственно измерение разницы температур теплоносителя при входе и выходе из конкретной квартиры с учетом теплоемкости и массы теплоносителя.

Однако, монтаж данной системы [2] в уже существующих жилых комплексах затруднен, т.к. в соответствии с конструкцией системы требуется «врезка» датчиков измерения температуры в трубопровод на входе в каждую квартиру, а для этого приходится нарушать целостность трубы отопления, что может быть чревато протечками или даже созданием аварийной ситуации. Кроме того, система не предусматривает возможности автоматического сбора и анализа информации, а только лишь обеспечивает возможность передачи данных непосредственно от измерителей температуры на счетчик тепловой энергии или индикатор температуры.

Кроме того, известна автоматизированная система учета воды и тепла, включающая источник тепла, подающий трубопровод с последовательно соединенными поквартирными отопительными приборами, термостатические вентили, датчики измерения температуры и распределители тепла D100FC (см., информацию в сети Интернет по адресу: http://www.djv-com.com/uploads/djv_heat_water_ru.pdf) [3].

В отличии от известной системы [2] в системе [3] используются «накладные» датчики измерения температуры теплоносителя, выполненные в виде контейнера с фиксирующим механизмом, что позволяет производить монтаж датчиков путем накладки на трубу отопления без «врезки» в трубопровод.

Однако, при этом в известной системе [3] реализован учет тепла на основе распределителей тепла D100FC, которые непосредственно и вычисляют объемы потребленной тепловой энергии. Данный метод отличается не высокой точностью измерений расхода тепла, что связано с погрешностью результатов вычисления распределителями тепла D100FC. Кроме того, система не предусматривает возможности автоматического сбора и анализа информации, а только лишь обеспечивает возможность передачи данных непосредственно от измерителей температуры на распределители тепла D100FC.

Задача, на решение которой направлена предложенная полезная модель, заключается в усовершенствовании конструкции устройства и в его дополнении средствами автоматического сбора и анализа информации.

Технический результат, который будет достигнут в результате использования данной полезной модели, заключается в усовершенствовании системы и в ее дополнении средствами автоматического сбора и анализа информации.

Вышеуказанный технический результат достигается за счет того, что в системе учета тепла в зданиях с однотрубной системой вертикальной разводки, содержащей подающий трубопровод с последовательно соединенными поквартирными отопительными приборами и накладные датчики измерения температуры теплоносителя, установленные на трубопроводе при входе в каждую квартиру, согласно предложению, система оснащается регистраторами данных измерения, количество которых соответствует числу квартир входящих в систему, а информация от датчиков измерения температуры теплоносителя посредством радиосвязи передается на регистраторы данных измерения в режиме реального времени. В свою очередь регистраторы данных измерения объединены посредством кабельной «бус системы» в общедомовую сеть с выходом на домовой компьютер с доступом к Интернету. Кроме того, датчики измерения температуры теплоносителя устанавливаются на входе в систему и на выходе из системы, где также устанавливается прибор, для измерения объема теплоносителя, оснащенный радиопередатчиком для пересылки показаний на регистраторы данных измерения в режиме реального времени. При этом общедомовой компьютер, регистрирующий все показания и пересылающий их в расчетный центр, оснащен специальным программным обеспечением, позволяющим в режиме реального времени контролировать все циклы работы системы.

Заявителем не обнаружены источники информации, содержащие одинаковую совокупность существенных признаков, указанных в формуле полезной модели, что позволяет сделать вывод о соответствии предложенного технического решения критерию «новизна».

Полезная модель иллюстрируется чертежом, где на фиг.1 показана принципиальная схема устройства.

Система учета тепла в зданиях с однотрубной системой вертикальной разводки содержит подающий трубопровод (1), отопительные приборы (2), накладные датчики измерения температуры (3), регистраторы данных измерения (4), прибор для измерения объема теплоносителя (5), домовой компьютер с доступом к Интернету (6).

Система учета тепла в зданиях с однотрубной системой вертикальной разводки работает следующим образом.

Теплоноситель (в качестве которого используется горячая вода) поступает в систему через подающий трубопровод (1) и соответственно, в отопительные приборы (2), установленные в квартирах, и далее проходит через прибор для измерения объема теплоносителя (5), который измеряет массу теплоносителя и передает данные посредством радиосвязи на регистраторы данных измерения (4) в режиме реального времени. Накладные датчики измерения температуры (3) также в режиме реального времени фиксируют показания и передают их посредством радиосвязи на регистраторы данных измерения (4). Регистраторы данных измерения (,4) вычисляют в автоматическом режиме потребление тепла в каждой отдельной квартире по формуле Q=Cw*(T1-T2)*V, где:

Q — расход тепла, [кВч],

Т1-Т2 — разность между «входной» температурой (Т1) и «выходной» температурой (Т2)

V- расход объема теплоносителя, [л],

Cw — теплоемкость теплоносителя (воды), [J/g*K], Cw=4,19.

В то же время все показания с регистраторов данных измерения (4) передаются посредством кабельной «бус системы» на домовой компьютер с доступом к Интернету (6), который оснащен специальным программным обеспечением и в режиме реального времени контролирует все циклы работы системы и пересылает данные по каждому абоненту через сеть Интернет в расчетный центр.

Использование предложенной полезной модели позволит осуществлять высокоточный учет потребляемого тепла локальными потребителями, которые являются составной частью объединенной системы потребителей, например, в коммунальном хозяйстве для учета тепла, потребляемого отдельной квартирой в многоквартирном доме.

1. Система учета тепла в зданиях с однотрубной системой вертикальной разводки, содержащая подающий трубопровод с последовательно соединенными поквартирными отопительными приборами и накладные датчики измерения температуры теплоносителя, установленные на трубопроводе при входе в каждую квартиру, отличающаяся тем, что система оснащается регистраторами данных измерения, а информация от датчиков измерения температуры теплоносителя посредством радиосвязи передается на регистраторы данных измерения в режиме реального времени.

2. Система учета тепла в зданиях с однотрубной системой вертикальной разводки по п.1, отличающаяся тем, что регистраторы данных измерения объединены посредством кабельной «бус системы» в общедомовую сеть с выходом на домовой компьютер с доступом к Интернету.

3. Система учета тепла в зданиях с однотрубной системой вертикальной разводки по п.1, отличающаяся тем, что датчики измерения температуры теплоносителя устанавливаются на входе в систему и на выходе из системы, где также устанавливается прибор для измерения объема теплоносителя, оснащенный радиопередатчиком для пересылки показаний на регистраторы данных измерения в режиме реального времени.

4. Система учета тепла в зданиях с однотрубной системой вертикальной разводки по п.1, отличающаяся тем, что общедомовой компьютер, регистрирующий все показания и пересылающий их в расчетный центр, оснащен специальным программным обеспечением, позволяющим в режиме реального времени контролировать все циклы работы системы.

Почему нельзя установить квартирный теплосчетчик в домах с вертикальной разводкой

Проблема учета в коммунальной сфере всегда стояла остро. Но если с электричеством и газом наладить учет оказалось довольно просто, то с теплоснабжением дела обстоят намного сложнее. Все дело в том, что объемы электричества и газа подсчитать довольно просто – установленный счетчик подсчитывает количество киловатт и кубических метров, потребляемых отдельным конечным потребителем, а вот с количеством тепла, дела обстоят немного сложнее.

И дело не только в сложности установки регистрирующей аппаратуры, просто не каждая система разводки труб системы отопления дает возможность сделать правильную врезку для установки счетчика, например, в квартирах с вертикальной разводкой системы отопления.

Виды систем отопления

Для обеспечения теплоснабжения многоэтажных жилых и коммерческих зданий применяются разные системы теплообеспечения. Чаще всего используются системы, использующие жидкий теплоноситель, который по трубам поступает к радиаторам отопления. Нагретая жидкость нагревает секции батареи, а уже от них происходит нагрев воздуха в помещении. Классическая схема такого теплоснабжения подразумевает наличие многих элементов – водогрейного или отопительного котла, расширительного бака, аппаратуры контроля, радиаторов и труб по которым поступает теплоноситель. Все, казалось бы, просто и элементарно, но есть несколько существенных моментов, определяющих специфику каждой системы. И эта специфика заключается, прежде всего, в варианте организации доставки нагретого теплоносителя к каждой конкретной точке подключения системы и отвода остывшего теплоносителя от нее.

Однотрубная система отопления

Первый момент заключается в том, как происходит подводка труб к радиатору. В этом плане необходимо понимать, что в частном доме или квартире с отдельным котлом отопления может быть реализована одна из двух схем – однотрубная и двухтрубная. Это важно потому, что здесь заложена принципиальная разница – при однотрубной теплоноситель последовательно подается в батареи, при этом после первого радиатора остывший теплоноситель поступает во второй, где он остывает еще больше, и уже после крайней батареи, пройдя все точки, опять возвращается в отопительный котел. Схематически такая схема представляет собой одну трубу с небольшими расширениями, в виде радиаторов. Схема обеспечивает проток теплоносителя с минимальными потерями и может применяться как в открытых, так и закрытых системах отопления.

Преимуществом такой схемы выступает простота и удобство построения, легкость монтажа и дешевизна. Из минусов стоит упомянуть неравномерность прогрева помещения и возможность применения только в одноэтажных планировках схемы, а также большими проблемами в установке приборов регулирования температуры в помещениях на радиаторах. Кроме того, схема требует установки большого количества кранов и задвижек, чтобы в случае необходимости не сливать полностью теплоноситель при ремонте одной батареи. Хотя с другой стороны, если батареи подключены по диагональной схеме, то перекрывать движение теплоносителя в системе, так или иначе придется.

Двухтрубная система отопления

Двухтрубная система отопления по сравнению с однотрубной, имеет ряд преимуществ. Прежде всего, это заключается в том, что к каждой отдельной батареи подходит ответвление от трубы с нагретым теплоносителем. После отдачи тепла охлажденный теплоноситель также уходит в отдельную трубу. Таким образом, двухтрубная система обеспечивает более эффективную схему подачи теплоносителя к радиаторам. При наличии запорной арматуры можно перекрыть подачу воды в секции батареи, и таким образом снизить температуры в отдельном помещении. Такое построение системы отопления помогает обеспечить и ремонт батареи достаточно перекрыть краны на радиаторе, чтобы приступить к ремонту, при этом отключения отопления не происходит, и системе исправно работает в других помещениях.

К положительным сторонам этой системы можно также отнести возможность использования двухтрубной схемы для малоэтажных жилых домов – для того чтобы сделать обвязку двухэтажного здания эта схема как нельзя кстати.

Что касается минусов, то здесь нужно иметь в виду, что придется прокладывать в два раза больше труб – для трубы прямой подачи и обратки. Но здесь нужно помнить, что и однотрубная и двухтрубная система описывается как система отопления одного или максимум двух этажей, что не совсем применимо для многоквартирного дома в три и более этажей. Кроме этого, данные схемы часто применяются для индивидуального теплоснабжения, где нет необходимости устанавливать дополнительный счетчик тепла, поскольку достаточно приборов учета потребления газа, электричества или жидкого топлива индивидуального потребителя.

Схемы отопления многоэтажных многоквартирных домов

Другое дело, когда квартира находится в многоэтажном многоквартирном доме. Здесь для планирования и учета потребленных ресурсов необходим счетчик тепла, в случае если используется центральное отопление. Но при этом, как уже говорилось выше, не во всех случаях есть возможность установки таких приборов. Одной из причин является вертикальная разводка отопления. Схемы теплоснабжения многоэтажных домов центрального отопления применяют несколько вариантов разводки труб. Одна из наиболее популярных схем разводки – вертикальная система отопления.

Суть этого вида разводки заключается в том, что теплоноситель подается в дом по одной магистральной трубе. Внутри же дома он распределяется по нескольким вертикальным каналам, которые подают нагретую воду вверх до высшей точки на последний этаж. Дальше по разводке труб вода расходится к радиаторам и после прохождения всех трубопроводов в подвале попадает в трубу обратки.

Однотрубная схема вертикальной разводки системы отопления

Это общая схема теплоснабжения многоэтажного здания, но и в ней есть некоторые моменты, которые нужно учитывать при установке приборов учета тепла. Один из таких моментов заключается в том, что вертикальная система отопления может иметь вид однотрубной и двухтрубной.

Вертикальное отопление, выполненное по однотрубной схеме, может иметь верхнее или нижнее подключение. В первом случае теплоноситель подается в вверх, где на техническом этаже или чердаке сделана разводка по отдельным стоякам – вертикальным трубам которые подают горячую воду в радиаторы. На каждом этаже к установленному радиатору вода подходит из стояка, и после прохождения по полости секций батареи опускается на следующий, нижний этаж. Эта схема обеспечивает экономию труб при разводке по этажам, и при подключении к радиаторам, но имеет ряд недостатков:

• схема обладает большой статичностью – изменить или усовершенствовать ее довольно сложно;
• обеспечить дополнительно подключение радиаторов не принесет выигрыша в теплоотдаче – температура в помещении значительно не повысится;
• в квартире установка теплового счетчика будет неэффективной – прибор фиксирует разницу температур на входе и на выходе отдельного потребителя, а здесь получается, что необходимо устанавливать теплосчетчик на каждой батарее;
• кроме того, такая однотрубная система применяется в системах с естественной циркуляцией теплоносителя, что делает фиксацию изменений температуры малоэффективной из-за небольшой разницы температуры теплоносителя.

Двухтрубная схема вертикальной разводки системы отопления многоквартирного дома

Вертикальная система отопления с двухтрубной разводкой немного отличается от однотрубного варианта. Эта схема предусматривает нижнее расположение подающего трубопровода и трубу обратной подачи воды. Теплоноситель подается по магистральной трубе до самой верхней точки, каждая батарея имеет свое независимое подключение к трубе подачи. Такое же индивидуальное подключение имеют радиаторы и к трубе отвода теплоносителя. Плюсом этого варианта выступает возможность самостоятельно регулировать температуру батареи за счет регулировки крана подачи воды. Еще одним важным моментом в отличие от однотрубной системы выступает возможность самостоятельно спустить воздух из системы, через установленный в батарее клапан. В однотрубной системе, если происходит завоздушивание, то останавливается весь стояк, и спускать воздух в таком случае придется в высшей точке – иначе стояк не заработает.

Двухтрубные системы позволяют быстро и без отключения котла провести установку и подключение батареи – достаточно просто перекрыть краны и можно делать ремонт радиатора.

Привлекательность двухтрубной схемы заключается и в том, что для получения максимальной теплоотдачи нет необходимости включения в схему большого количества радиаторов. Система довольно эффективно справляется и с небольшим количеством батарей. Но и здесь имеется один существенный нюанс для учета потребленной тепловой энергии установка теплового счетчика просто нереальна – их нужно устанавливать на каждую батарею. Добиться более-менее нормального учета потребленной энергии можно путем установки общедомового или одного счетчика на подъезд, но и при этом, реальная польза будет только у жителей первых этажей дома.

Варианты переоборудования вертикальной системы отопления дома для подключения индивидуального теплового счетчика

Разбираем варианты подключения

Подающий стояк, проходящий через все этажи имеет ответвления на каждом этаже. Эта особенность позволяет на каждом этаже здания конструировать индивидуальную систему теплоснабжения каждой квартиры, к которой подводится отдельный ввод. Подающий стояк при хорошем утеплении обеспечивает подачу теплоносителя к месту разводки по квартирам. А дальше в каждом жилом помещении путем прокладки горизонтальных трубопроводов конструируется свой луч системы отопления.

Здесь может применяться как однотрубная схема прокладки систем отопления, так и двухтрубная система отопления. Преимущество этого варианта заключается в том, что на этаже устанавливаются счетчики тепла на каждую квартиру, и дальше делается ввод труб в отдельное помещение. В зависимости от пожеланий владельца выбирается схема прокладки трубопроводов и места установки приборов. Это может быть традиционная схема с радиаторами и полотенцесушителем, а может быть схема в виде системы «теплый пол». В любом случае это своя небольшая система, имеющая индивидуальный счетчик учета тепловой энергии.

Рассмотрим преимущество подключения

Преимущество этого варианта заключается и в том, что при прокладке труб можно учитывать не только трассу каналов, где будет пролегать трубопровод, но и варианты подключения радиаторов – нижнее, верхнее, диагональное, в зависимости от пожеланий владельца. Установленная запорная аппаратура на каждом радиаторе или на участке пола позволит оперативно перекрыть подключенный радиатор и без особых проблем провести ремонт прибора. Также такая схема позволит в случае необходимости провести централизованное отключение определенного этажа здания от подачи теплоносителя в случае возникновения аварийных ситуаций.

Увы, и эта схема имеет свои изъяны – первым и наиболее важным моментом выступает сложность прокладки трубопроводов. Еще одним проблемным местом выступает насыщенность системы большим количеством запорной арматуры и точек резьбовых соединений. Третьим недостатком этого варианта выступает нестандартное подключение приборов в каждой отдельной квартире. Для домов с хорошей теплоизоляцией это не является большой проблемой, а вот для построек, где теплоизоляция недостаточная это может привести к неравномерному прогреву конструкции здания и как следствие промерзание его отдельных элементов.

Подводим итоги

Таким образом, рассмотрев варианты подключения индивидуальных приборов учета тепловой энергии в многоэтажном многоквартирном доме, стоит отметить, что несмотря на возможность контроля за расходованием тепловой энергии существенная экономия при этом может быть достигнута только при условии профессионального расчета всех элементов системы. Неправильный расчет и непрофессиональный монтаж радиаторов, трубопроводов и самого счетчика может в итоге обернуться большими проблемами. Единственным правильным решением в этой ситуации было бы обращение за профессиональной консультацией к специалистам в области систем отопления.