QR-kód firmy
Odborné články a príspevky
Ultrazvukové merače - kompaktné alebo kombinované?
17. ročník konferencie s medzinárodnou účasťou, 9. a 10. november 2017, Senec
1. Úvod
Dlhoročná prax v používaní ultrazvukového princípu merania pretečeného množstva vykurovacej vody pri meraní tepla jednoznačne potvrdila jeho dominantné postavenie na trhu. Najdôležitejšími prednosťami ultrazvukových meračov sú:
- vysoká presnosť merania, ktorú prakticky neovplyvňujú nečistoty nachádzajúce sa v médiu, rýchle zmeny okamžitého prietoku napr. pri meraní tepla na ohrev teplej vody a ani poloha inštalácie (vodorovná alebo zvislá).
- dlhodobá stabilita merania, pretože u statických meračov nedochádza k opotrebeniu funkčných častí. Meranie sa nezastaví ani pôsobením veľkých nečistôt.
- nízke prevádzkové náklady, najmä preto, že pri následnom overení nie je nutné merače opravovať, ale stačí ich len vyčistiť v prípade výrazného znečistenia.
Konštrukcia mode rných meračov tepla vychádza z najnovších technických poznatkov, náročných požiadaviek trhu na inovatívne riešenia, variabilitu použitia, ale na druhej strane aj z tlaku na výrobné náklady a cenu.
Z pohľadu konštrukcie je možné merače tepla rozdeliť na kompaktné a kombinované. Pri výbere vhodného merača tepla je dobré poznať ich výhody, ale aj nevýhody.
2. Kompaktné merče tepla
Meračom tepla je podľa definície uvedenej v nariadení vlády SR č. 145/2016 Z. z. o sprístupňovaní meradiel na trh prístroj určený na meranie tepelnej energie, ktorá sa v okruhu výmenníka tepla odovzdáva kvapalinou nazývanou teplonosná kvapalina.
Obr. 1 Kompaktný merač MULTICAL 302
Merač tepla je kompaktný prístroj alebo kombinovaný prístroj pozostávajúci z podzostáv – z prietokomera, párovaných snímačov teploty a počítadla.
Základnou charakteristikou kompaktného merača je skutočnosť, že počítadlo nesmie byť oddelené od prietokomera, pretože tento nemá vlastné schválenie typu a všetky metrologické údaje sú uvedené na štítku počítadla. To isté platí aj pre snímače teploty.
Výnimkou sú tzv. „polokompaktné“ merače, u ktorých je možné snímače teploty v prípade potreby vymeniť za iné s požadovanou hodnotou odporu (napr. Pt500, resp. Pt100) schválené pre daný typ merača tepla.
Obr. 2 Kompaktný merač s oddeliteľnými snímačmi teploty MULTICAL 403
Kompaktné merače tepla sú určené predovšetkým na merania v domácnosti (bytové merače), kde je akceptovateľná trieda presnosti 3. Masovo sa používajú v tzv. „sub-meteringu“ vo veľkých objektoch s nájomnými komerčnými a obytných priestormi na rozpočítanie nákladov. Hlavnou požiadavkou na kompaktné merače je cenová dostupnosť. Tomu je podriadená ich obmedzená flexibilita:
Kompaktné merače tepla s oddeliteľnými snímačmi teploty môžu byť použité na merania v domácnosti, ale sú určené predovšetkým na merania na obchodné účely alebo v ľahkom priemysle, kde je požadovaná trieda presnosti 2. Flexibilita takýchto meračov je značne rozšírená:
3. Kombinované merače tepla
Klasická koncepcia kombinovaných meračov tepla pozostávajúca z troch komponentov so samostatným schválením typu a overením je vhodná na merania na obchodné účely, ale využíva sa aj v priemysle. Najmodernejšie kombinované merače poskytujú prakticky neobmedzenú flexibilitu:
Obr. 3 Kombinovaný merač MULTICAL 603
V porovnaní s predchádzajúcimi typmi prináša MULTICAL 603 viacero významných vylepšení:
Automatická detekcia. Táto funkcia umožňuje po pripojení prietokomera ULTRAFLOW 54 automaticky identifikovať jeho impulzné číslo a nastaviť správnu hodnotu impulzu v počítadle. To znamená že používateľovi meračov tepla stačí mať na sklade jedno rezervné počítadlo pre všetky dimenzie prietokomerov. Údaj o hodnote impulzného čísla (imp/l) a menovitom prietoku (qp ...m3/h) už nie je uvádzaný na štítku počítadla, ale je zobrazený na displeji.
Interval integrácie už od 2s. MULTICAL 603 používa integráciu založenú na čase, čo znamená, že akumulovaná hodnota energie a objemu sa počíta v pevných alebo variabilných intervaloch. Tieto časové intervaly nie sú závislé na rýchlosti prúdenia vody. Je možné zvoliť adaptívny režim integrácie (2-64s), čo znamená, že merač počíta akumulované hodnoty energie a objemu každých 64 sekúnd v tepelne stabilných systémoch, keď je prietok a výkon prakticky konštantný. Ak sa však podmienky zmenia a prietok a výkon výrazne stúpne alebo klesne, interval integrácie sa skráti na 2 sekundy.
Obr. 4 Závislosť intervalu integrácie od okamžitého prietoku
Tri ovládacie tlačidlá. Namiesto obvyklých dvoch tlačidiel na čelnom paneli má najnovší MULTICAL 603 tri ovládacie tlačidlá, čím sa výrazne zlepšilo užívateľské rozhranie pre technikov aj koncových používateľov. Pohyb v menu je veľmi pohodlný – ak sa napríklad chcete vrátiť na predchádzajúcu hodnotu, nie je potrebné preklikávať celé menu, ale stačí stlačiť ľavé tlačidlo. Je to výhodné najmä pri nastavovaní množstva parametrov, ktoré je možné meniť prostredníctvom tlačidiel na čelnom paneli.
Možnosť predĺženia signálneho kábla. V niektorých komplikovaných inštaláciách nestačia štandardné dĺžky signálnych káblov prietokomerov a vodičov snímačov teploty do 10 m. V týchto prípadoch je výhodné použiť skrinku - cable extender box, ktorá umožňuje korektne predĺžiť vzdialenosť medzi prietokomerom a počítadlom až na 30 m. V tomto prípade treba obvykle použiť 4-vodičové snímače teploty, u ktorých dĺžka vodičov neovplyvňuje meraný odpor. Vodiče snímača teploty v prívode a v spiatočke môžu mať rôznu dĺžku, ktorá by však nemala presahovať 100 m.
Obr. 5 Predĺženie signálneho kábla prietokomera
4. Záver
Cieľom tohto príspevku bolo poskytnúť používateľom stručnú orientáciu v jednom zo širokého spektra druhov meračov spotreby a to najmä z pohľadu konštrukcie a užívateľských vlastností. Všetky porovnávané ultrazvukové merače tepla sa vyznačujú prakticky rovnakou presnosťou, stabilitou merania a nízkymi prevádzkovými nákladmi.
V určitom rozsahu dimenzií sa však navzájom prekrývajú. V týchto prípadoch je výhodné poznať relevantné výhody jednotlivých typov.
Dlhoročná prax v používaní ultrazvukového princípu merania pretečeného množstva vykurovacej vody pri meraní tepla jednoznačne potvrdila jeho dominantné postavenie na trhu. Najdôležitejšími prednosťami ultrazvukových meračov sú:
- vysoká presnosť merania, ktorú prakticky neovplyvňujú nečistoty nachádzajúce sa v médiu, rýchle zmeny okamžitého prietoku napr. pri meraní tepla na ohrev teplej vody a ani poloha inštalácie (vodorovná alebo zvislá).
- dlhodobá stabilita merania, pretože u statických meračov nedochádza k opotrebeniu funkčných častí. Meranie sa nezastaví ani pôsobením veľkých nečistôt.
- nízke prevádzkové náklady, najmä preto, že pri následnom overení nie je nutné merače opravovať, ale stačí ich len vyčistiť v prípade výrazného znečistenia.
Konštrukcia mode rných meračov tepla vychádza z najnovších technických poznatkov, náročných požiadaviek trhu na inovatívne riešenia, variabilitu použitia, ale na druhej strane aj z tlaku na výrobné náklady a cenu.
Z pohľadu konštrukcie je možné merače tepla rozdeliť na kompaktné a kombinované. Pri výbere vhodného merača tepla je dobré poznať ich výhody, ale aj nevýhody.
2. Kompaktné merče tepla
Meračom tepla je podľa definície uvedenej v nariadení vlády SR č. 145/2016 Z. z. o sprístupňovaní meradiel na trh prístroj určený na meranie tepelnej energie, ktorá sa v okruhu výmenníka tepla odovzdáva kvapalinou nazývanou teplonosná kvapalina.
Obr. 1 Kompaktný merač MULTICAL 302
Merač tepla je kompaktný prístroj alebo kombinovaný prístroj pozostávajúci z podzostáv – z prietokomera, párovaných snímačov teploty a počítadla.
Základnou charakteristikou kompaktného merača je skutočnosť, že počítadlo nesmie byť oddelené od prietokomera, pretože tento nemá vlastné schválenie typu a všetky metrologické údaje sú uvedené na štítku počítadla. To isté platí aj pre snímače teploty.
Výnimkou sú tzv. „polokompaktné“ merače, u ktorých je možné snímače teploty v prípade potreby vymeniť za iné s požadovanou hodnotou odporu (napr. Pt500, resp. Pt100) schválené pre daný typ merača tepla.
Obr. 2 Kompaktný merač s oddeliteľnými snímačmi teploty MULTICAL 403
Kompaktné merače tepla sú určené predovšetkým na merania v domácnosti (bytové merače), kde je akceptovateľná trieda presnosti 3. Masovo sa používajú v tzv. „sub-meteringu“ vo veľkých objektoch s nájomnými komerčnými a obytných priestormi na rozpočítanie nákladov. Hlavnou požiadavkou na kompaktné merače je cenová dostupnosť. Tomu je podriadená ich obmedzená flexibilita:
- rozsah dimenzií obvykle DN15 a DN20
- limitované možnosti zabudovaných komunikačných rozhraní (M-Bus, wireless M-Bus)
- nemožnosť výmeny poškodených snímačov teploty na mieste inštalácie
Kompaktné merače tepla s oddeliteľnými snímačmi teploty môžu byť použité na merania v domácnosti, ale sú určené predovšetkým na merania na obchodné účely alebo v ľahkom priemysle, kde je požadovaná trieda presnosti 2. Flexibilita takýchto meračov je značne rozšírená:
- rozsah dimenzií obvykle DN15 až DN50, v niektorých prípadoch až do DN100
- komunikačné moduly je možné doplniť alebo vymeniť bez porušenia metrologickej plomby a ich spektrum je výrazne bohatšie (M-Bus, wireless M-Bus, BACnet, Modbus, Analógový výstup...)
- poškodené snímače teploty je možné vymeniť na mieste inštalácie
3. Kombinované merače tepla
Klasická koncepcia kombinovaných meračov tepla pozostávajúca z troch komponentov so samostatným schválením typu a overením je vhodná na merania na obchodné účely, ale využíva sa aj v priemysle. Najmodernejšie kombinované merače poskytujú prakticky neobmedzenú flexibilitu:
- rozsah dimenzií DN15 až DN300 pri použití jedného typu prietokomera pokrýva prakticky celé spektrum meraní pri centrálnom zásobovaní teplom
- kombinácia súčasne až troch komunikačných rozhraní
- možnosť doplniť alebo vymeniť moduly bez porušenia metrologickej plomby a kompletná paleta komunikačných možností (Dátový a impulzný výstup, LonWorks, konfigurovateľný M-Bus, wireless M-Bus, BACnet, Modbus, Analógový výstup...)
- poškodené snímače teploty je možné vymeniť na mieste inštalácie
- možnosť použitia štvorvodičových snímačov teploty pre komplikované inštalácie
Obr. 3 Kombinovaný merač MULTICAL 603
V porovnaní s predchádzajúcimi typmi prináša MULTICAL 603 viacero významných vylepšení:
Automatická detekcia. Táto funkcia umožňuje po pripojení prietokomera ULTRAFLOW 54 automaticky identifikovať jeho impulzné číslo a nastaviť správnu hodnotu impulzu v počítadle. To znamená že používateľovi meračov tepla stačí mať na sklade jedno rezervné počítadlo pre všetky dimenzie prietokomerov. Údaj o hodnote impulzného čísla (imp/l) a menovitom prietoku (qp ...m3/h) už nie je uvádzaný na štítku počítadla, ale je zobrazený na displeji.
Interval integrácie už od 2s. MULTICAL 603 používa integráciu založenú na čase, čo znamená, že akumulovaná hodnota energie a objemu sa počíta v pevných alebo variabilných intervaloch. Tieto časové intervaly nie sú závislé na rýchlosti prúdenia vody. Je možné zvoliť adaptívny režim integrácie (2-64s), čo znamená, že merač počíta akumulované hodnoty energie a objemu každých 64 sekúnd v tepelne stabilných systémoch, keď je prietok a výkon prakticky konštantný. Ak sa však podmienky zmenia a prietok a výkon výrazne stúpne alebo klesne, interval integrácie sa skráti na 2 sekundy.
Obr. 4 Závislosť intervalu integrácie od okamžitého prietoku
Tri ovládacie tlačidlá. Namiesto obvyklých dvoch tlačidiel na čelnom paneli má najnovší MULTICAL 603 tri ovládacie tlačidlá, čím sa výrazne zlepšilo užívateľské rozhranie pre technikov aj koncových používateľov. Pohyb v menu je veľmi pohodlný – ak sa napríklad chcete vrátiť na predchádzajúcu hodnotu, nie je potrebné preklikávať celé menu, ale stačí stlačiť ľavé tlačidlo. Je to výhodné najmä pri nastavovaní množstva parametrov, ktoré je možné meniť prostredníctvom tlačidiel na čelnom paneli.
Možnosť predĺženia signálneho kábla. V niektorých komplikovaných inštaláciách nestačia štandardné dĺžky signálnych káblov prietokomerov a vodičov snímačov teploty do 10 m. V týchto prípadoch je výhodné použiť skrinku - cable extender box, ktorá umožňuje korektne predĺžiť vzdialenosť medzi prietokomerom a počítadlom až na 30 m. V tomto prípade treba obvykle použiť 4-vodičové snímače teploty, u ktorých dĺžka vodičov neovplyvňuje meraný odpor. Vodiče snímača teploty v prívode a v spiatočke môžu mať rôznu dĺžku, ktorá by však nemala presahovať 100 m.
Obr. 5 Predĺženie signálneho kábla prietokomera
4. Záver
Cieľom tohto príspevku bolo poskytnúť používateľom stručnú orientáciu v jednom zo širokého spektra druhov meračov spotreby a to najmä z pohľadu konštrukcie a užívateľských vlastností. Všetky porovnávané ultrazvukové merače tepla sa vyznačujú prakticky rovnakou presnosťou, stabilitou merania a nízkymi prevádzkovými nákladmi.
V určitom rozsahu dimenzií sa však navzájom prekrývajú. V týchto prípadoch je výhodné poznať relevantné výhody jednotlivých typov.
