Urządzeniami pomiarowymi służącymi do pomiaru ilości ciepła są ciepłomierze, które są de facto układem kilku urządzeń. Układy mierzące ciepło różnych mediów są powszechnie stosowane zarówno w warunkach domowych, jak i zakładach przemysłowych.
Ciepłomierze do domowego, a urządzenia do zastosowań przemysłowych to zupełnie dwa różne tematy. Choć nie do końca. Obie grupy układów pomiarowych składają się takich samych elementów podstawowych: przetwornika przepływu, pary czujników temperatury oraz przelicznika elektronicznego. Różnica oczywiście tkwi w „przemysłowości”, czyli rodzajach zużytych do produkcji materiałów, funkcjonalności, wytrzymałości, dokładności i stabilności pomiarów w trudnych warunkach otoczenia.
Z czego składa się ciepłomierz?
Jak już wspomnieliśmy, ciepłomierze składają się z 3 podstawowych elementów. Przetwornik przepływu dostarcza wynik pomiaru strumienia masy lub objętości nośnika energii. Czujniki temperatury, montowane na rurociągu zasilającym i powrotnym, wskazują wysokość temperatury nośnika dopływającego do wymiennika oraz odpływającego. Dane te dostarczone do przelicznika ciepła zostają przetworzone i otrzymujemy ilość ciepła wyrażoną zazwyczaj w kWh lub GJ. Na rynku dostępne mamy przy tym ciepłomierze kompaktowe, w których wszystkie elementy połączone są na stałe oraz rozłączne, w których przetwornik, czujniki i przelicznik montowane są w różnych miejscach instalacji.
Inny, umowy podział to ciepłomierze domowe i przemysłowe. Urządzenia domowe przeznaczone są przede wszystkim dla małych odbiorców ciepła, a wymagania jakie szczególnie muszą spełniać to reakcja na duże i nagłe zapotrzebowania na energię, a także zdolność pomiaru niskich wartości przepływu. Ciepłomierze przemysłowe, dedykowane są dla dużych odbiorców i powinny odznaczać się wysoką niezawodnością, długotrwałą stabilnością pomiaru, wysoką dokładnością, a także możliwością odczytu, oprócz ilości ciepła, takich wielkości jak: temperatura, różnica temperatur, strumień objętość, strumień masy czy moc cieplna. Istotnymi funkcjami są także sygnalizacja lub rejestracja stanów alarmowych, a także przekroczeń zakresów pomiarowych. Oczywiście ciepłomierze przemysłowe wyposażane są także w inne niż domowe, niezbędne w przemyśle standardy interfejsów komunikacyjnych.
Zostając przy temacie ciepłomierzy przemysłowych warto przytoczyć kilka ważnych informacji na temat ich elementów składowych.
Czujniki temperatury typu Pt100, Pt500 lub Pt1000 powinny być parowane, tzn., że ich charakterystyki termometryczne powinny byś ze sobą zgodne, w granicach dopuszczalnego błędu. To jakie czujnik powinny być zastosowane zależy od szeregu czynników, głównie związanych z warunkami procesu w jakim mają być użyte (np. rodzaj i temperatura medium).
Przetwornik przepływu montowany na zasilaniu lub na powrocie obiegu wymiany ciepła przekazuje sygnałem wyjściowym do licznika ciepła informacje o przepływie nośnika ciepła. Najczęściej stosowane w praktyce przepływomierze to:
- ultradźwiękowe,
- mechaniczne,
- elektromagnetyczne,
- wirowe,
- Coriolisa,
- oparte o pomiar elementem spiętrzającym.
Wybór sposobu pomiaru przepływu nie zależy tylko i wyłącznie od preferencji użytkownika, a uzależniony jest od wielu czynników. Przede wszystkim, zależny jest od rodzaju mierzonego medium, które jest nośnikiem ciepła lub chłodu. Ciepłomierze do wody to najczęściej wodomierze mechaniczne bądź przepływomierze ultradźwiękowe. Jeżeli mierzone medium to roztwór wody z glikolem, zastosowanie znajdują przepływomierze elektromagnetyczne, o ile roztwór ten posiada odpowiednią przewodność. W układzie pomiaru ciepła pary wodnej, do pomiaru przepływu stosowane są przede wszystkim przepływomierze wirowe, a także zwężki czy kryzy.
Przy doborze urządzenia pomiarowego należy kierować się również takimi względami jak wymagana dokładność pomiaru, jego stabilność, wielkość średnicy rurociągu, wymagane dla urządzenia odcinki proste, straty ciśnienia, warunki ciśnienia i temperatury medium, a także cena przepływomierza.
Ostatnią podstawową częścią składową każdego ciepłomierza jest licznik ciepła, służący do obliczenia takich wskazań jak moc cieplna, objętościowe lub masowe natężenie przepływu, temperatura medium po stronie gorącej i zimnej, różnica temperatur, gęstość medium oraz współczynnik ciepła. Aby tylko nie teoretyzować, przybliżmy ważne funkcje liczników ciepła na podstawie zaawansowanych liczników CALEC® ST II oraz CALEC® Energy Master. Obydwa liczniki mogą być wykorzystane nie tylko w aplikacjach grzewczych i chłodniczych, ale również w instalacjach klimatyzacji oraz wykorzystujących alternatywne źródła energii. Przystosowane są do pomiaru wody oraz mediów na bazie glikolu, A Licznik Calec® Energy Master dostosowany jest także do pomiaru około trzystu innych rodzajów cieczy w zakresie temperatur od -50 do 550°C. Oba liczniki mogą być wyposażone w wejścia oraz wyjścia komunikacyjne w ilości dostosowanej do potrzeb użytkownika.
Oprócz podstawowych udogodnień jak rejestracja danych w odstępach co minutę/godzinę/dzień/tydzień/miesiąc, czy dostosowanie dat bilingów, liczniki Calec posiadają szereg zaawansowanych funkcji, zawsze dobieranych do konkretnego przypadku:
- pomiar dwukierunkowy,
- zastosowanie w instalacjach grzewczo-chłodniczych,
- taryfowy limit powrotu (polegający na zwrocie do sieci zasilającej, przy przekroczeniu zaprogramowanego limitu temperatury dla ilości ciepła na „powrocie”),
- pomiar w otwartych systemach hydraulicznych,
- zastosowanie w obiegach grzewczych z dwoma przepływomierzami (praca lato / zima, różne zakresy pomiarowe),
- funkcja „Freeze” przydatna szczególnie w dużych zakładach, gdzie pracuje wiele liczników ciepła,
- umożliwia odczyt sekwencyjny w celu uniknięcia odchyleń w czasie odczytu (powodujących rozbieżności w pomiarze),
- funkcja „low-flow OFF”, która po uaktywnieniu umożliwia wykrycie przekroczenia ustawionej przez użytkownika różnicy temperatur.
Podsumowując, należy zwrócić uwagę, że biorąc dobierając do aplikacji układ jakim jest ciepłomierz, istotny jest prawidłowy dobór każdego elementu. Najważniejszy jest dobór przetwornika przepływu, który musi po prostu skutecznie mierzyć w danych warunkach. Wybór czujników temperatury, choć mniej skomplikowany, także ma znaczenie. Na końcu dobierzmy odpowiedni licznik ciepła, biorąc po uwagę jego parametry, dodatkowe funkcje, a także możliwość pracy w układach technologicznych / rozliczeniowych.
Szczegółowe informacje na temat ciepłomierzy Calec: Ciepłomierze przemysłowe
