Навіщо потрібен датчик тиску у вузлі обліку
У двох словах – тому що тиск теплоносія бере участь у формулі підрахунку теплової енергії. Як саме?
Теплова енергія Q розраховується шляхом множення маси теплоносія, що проходить через систему опалення (М), на різницю його ентальпій на вході та виході із системи.
Ентальпія h вимірюється в калоріях на грам і позначає енергію теплоносія, яку можна перетворити на теплоту. Ентальпія залежить від температури та тиску теплоносія, причому точною формулою цю залежність описати не можна – її значення визначається за спеціальними таблицями.
Маса теплоносія визначається шляхом добутку його обсягу на щільність:
На щільність теплоносія також впливає його тиск та температура. І також як ентальпію, густину визначають за таблицями або за допомогою складних приблизних обчислень.
Теплолічильник не може заміряти ні масу, ні ентальпії середовища, що проходить через нього, але може - обсяг (V) і температури на подачі (t1) і оберненню (t2).
З такими вихідними даними кількість теплоти можна оцінити приблизно, ґрунтуючись на декількох припущеннях:
- прийняти щільність води за 1000 кг/м 3 т.к. вона дійсно близька до цього значення за будь-яких варіантів температури і тиску, які можна припустити в системах теплопостачання;
- ентальпія теплоносія при конкретній температурі приблизно дорівнює цій температурі і при перепадах тиску змінюється незначно.
Таким чином, початкову формулу для обчислення теплової енергії можна перетворити так:
Q = M⋅(h1 – h2) ≈ V⋅(t1 - t2)
З одного боку, похибка обчислень за перетвореною формулою невелика, але за правилами обліку – неприпустима. Якщо суворо підходити до питання обчисленнятеплоти, виходить, без інформації про тиск теплолічильник працювати не може. Проте тисячі теплолічильників по всій країні приймалися в експлуатацію і справно працювали без датчиків тиску.
Чи дійсно необхідний датчик тиску в теплолічильнику
Тиск у системах теплопостачання належить підтримувати на певному, більш-менш стабільному рівні. Якщо значення цього тиску не вимірювати, а задати постійною величиною, то похибка вимірювання теплоти укладається в інтервал, прописаний в "правилах обліку", правда тільки для систем з тепловим навантаженням менше 0,5 Гкал/год. Як правило, у таких системах стоять теплолічильники діаметром до 100мм. У ці прилади закладено алгоритми визначення ентальпії та густини при тиску, що приймається за константу.
В даному випадку важливе кваліфіковане завдання констант тиску для подачі та звороту - вони д.б. максимально близькі до проектного і розрахункового значень і виражені в правильних одиницях вимірювання (МПа і кгс/см 2 ). Якщо тиск виражено Мпа, то для перекладу в кгс/см 2 його значення множать на 10,1972. При неправильному настроюванні похибка обчислень може бути дуже велика, і не факт, що на користь споживача.
Як працюють європейські теплолічильники
У деяких європейських станах є прийнятним розрахунок кількості теплоти за спрощеною формулою (Q ≈ V⋅(t1 - t2) ) , однак у приладах, що працюють за таким алгоритмом, введений спеціальний уточнюючий коефіцієнт Штюка для корекції похибки обчислень.
Усі поправочні коефіцієнти, схожість значень ентальпії та температури виведені дослідним шляхом. Чи можуть дані, отримані таким чином бути достатньо достовірними, щоб бути основою для фінансових розрахунків, заради точності якихспочатку і було запроваджено теплолічильники?
Чому в Україні європейський досвід не прижився
Розбіжність значень, отриманих обома методами, може бути незначною на певному часовому відрізку. Але накопичуючись роками, у фінансовому вираженні може спричинити суперечки між теплопостачальними організаціями та їх клієнтами.
Узаконення у правилах обліку теплової енергії складу теплолічильника покликане захистити споживачів та постачальників теплової енергії від можливих спірних ситуацій.
З метрологічного та юридичного погляду теплолічильник з датчиками тиску має явні переваги.
Який варіант найкращий для споживача?
Що швидше виникне у споживача - сумніви щодо достовірності методів розрахунків чи невдоволення обов'язковою купівлею додаткового обладнання у вигляді датчиків тиску, без яких начебто цілком можна обійтися?
Чи окупить економія на точності вимірювань вартість додатково встановлених датчиків тиску? Теоретична відповідь навряд чи задовольнить. Щоб дати відповідь, засновану на практиці, потрібно було б оснастити вузли обліку кількома теплолічильниками:
- вітчизняними з датчиками тиску
- вітчизняними без додаткових датчиків, у яких тиски задаються константами
- європейськими приладами, які використовують у розрахунках значення тисків.
та порівняти результати їх вимірювань у довготривалій перспективі.