close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY15790

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(46) 2012.04.30
(12)
(51) МПК
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
G 01K 17/00 (2006.01)
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЛИЧЕСТВА ТЕПЛОВОЙ
ЭНЕРГИИ, ЗАТРАЧЕННОЙ НА ОТОПЛЕНИЕ КВАРТИРЫ
В МНОГОКВАРТИРНОМ ЗДАНИИ
(21) Номер заявки: a 20100214
(22) 2010.02.12
(43) 2010.08.30
(71) Заявитель: Республиканское унитарное предприятие "Институт жилища - НИПТИС имени Атаева С.С."
(BY)
(72) Автор: Данилевский Леонид Николаевич (BY)
(73) Патентообладатель: Республиканское
унитарное предприятие "Институт
жилища - НИПТИС имени Атаева С.С." (BY)
(56) Методические рекомендации определения потребления тепловой энергии на отопление жилых, нежилых и
BY 15790 C1 2012.04.30
BY (11) 15790
(13) C1
(19)
вспомогательных помещений на основании показаний распределителей тепла и приборов индивидуального
учета тепловой энергии. "Институт
"Белжилпроект", 2008, С. 8.
BY 7611 C1, 2005.
RU 2287789 C1, 2006.
RU 2273833 C1, 2006.
CN 101368853 A, 2009.
CN 1687726 A, 2005.
ГАМБУРГ А.В. и др. О методике распределения общедомового потребления тепловой энергии между индивидуальными потребителями. Ползуновский вестник, 2006, № 4, с. 45-47.
(57)
Способ определения количества тепловой энергии, затраченной на отопление квартиры в многоквартирном здании, при котором устанавливают в исследуемую квартиру счетчик тепла и определяют по его показаниям затраченное количество тепловой энергии,
отличающийся тем, что одновременно определяют величины теплофизических характеристик исследуемой квартиры и j-х соседних с ней, где j = 1, …, N, в качестве которых измеряют температуру воздуха и определяют средние за измерительный интервал времени
значения упомянутой температуры, а количество тепловой энергии Q, затраченной на
отопление квартиры, определяют из выражения:
BY 15790 C1 2012.04.30
Q = Q0 − (t 2 − t1 )∑ (Tср − Tсрj ) S j / R j ,
j
где Q0 - показания счетчика тепла в исследуемой квартире, кВтч;
t1 и t2 - время начала и окончания измерительного интервала, с;
Тср - средняя за измерительный интервал времени температура воздуха в исследуемой
квартире, °С;
Tcpj - средняя за измерительный интервал времени температура воздуха в j-й соседней
квартире, °С;
Sj - площадь ограждающей конструкции с j-й соседней квартирой, м2;
Rj - сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции с j-й соседней квартирой, м2 °С/Вт,
или определяют величину и направление тепловых потоков через ограждающие конструкции исследуемой квартиры, граничащие с j-ми соседними квартирами, а количество
тепловой энергии Q, затраченной на отопление квартиры, определяют из выражения:
t2
Q = Q 0 − ∑ S j ∫ q j (t )dt ,
j
t1
где Q0 - показания счетчика тепла в исследуемой квартире, кВтч;
Sj - площадь ограждающей конструкции с j-й соседней квартирой, м2;
t1 и t2 - время начала и окончания измерительного интервала, с;
qj - тепловой поток через ограждающую конструкцию с j-й соседней квартирой, Вт/м2.
Изобретение относится к системе жилищно-коммунального хозяйства и может быть
использовано для определения количества тепловой энергии, затраченной для отопления
отдельной квартиры в многоквартирном здании.
Известен способ определения количества тепла, затраченного на отопление квартиры,
заключающийся в определении среднего удельного потребления тепла зданиями и определении количества тепла путем умножения среднего удельного потребления тепла на
площадь квартиры [1, С. 11]. Недостатком этого способа является отсутствие учета индивидуальных особенностей здания и потребления тепла в каждой квартире, обусловленного
температурой воздуха, мощностью внутренних источников тепла, расположением квартиры в здании, уровнем воздухообмена, локальными неоднородностями в тепловой защите
квартиры.
Известен способ определения количества тепла, затраченного на отопление квартиры,
заключающийся в установке группового счетчика тепла на входе теплоносителя в здание,
определении тепла, затраченного на отопление здания, и делении этого тепла по квартирам пропорционально их площади [1, С. 8]. Недостатком этого способа является отсутствие учета индивидуальных особенностей потребления тепла в каждой квартире,
обусловленных температурой воздуха, мощностью внутренних источников тепла, расположением квартиры в здании, уровнем воздухообмена, локальными неоднородностями в
тепловой защите квартиры.
Наиболее близким к предлагаемому является способ определения количества тепла,
затраченного на отопление квартиры, заключающийся в установке счетчика тепла в квартире и определении количества тепла на отопление квартиры по его показаниям [1, С. 8].
Недостатком этого способа является отсутствие учета индивидуальных особенностей потребления тепла в каждой квартире, обусловленных теплообменом с соседними квартирами.
Предлагаемое изобретение направлено на решение технической задачи, заключающейся в повышении точности определения количества тепла, затраченного на отопление
квартиры, основанном на учете индивидуальных особенностей потребления тепла в каж2
BY 15790 C1 2012.04.30
дой квартире, обусловленных температурой воздуха, мощностью внутренних источников
тепла, расположением квартиры в здании, уровнем воздухообмена, локальными неоднородностями в тепловой защите квартиры.
Поставленная цель в соответствии с технической задачей достигается тем, что предлагается способ определения количества тепловой энергии, затраченной на отопление квартиры в многоквартирном здании, при котором устанавливают в исследуемую квартиру
счетчик тепла и определяют по его показаниям затраченное количество тепловой энергии,
отличия которого, согласно изобретению, в том, что одновременно определяют величины
теплофизических характеристик исследуемой квартиры и j-х соседних с ней, где j = 1, ..., N,
в качестве которых измеряют температуру воздуха и определяют средние за измерительный интервал времени значения упомянутой температуры, а количество тепловой энергии
Q, затраченной на отопление квартиры, определяют из выражения:
Q = Q0 − ( t 2 − t1 )∑ (Tср − Tсрj )S j / R j ,
(1)
j
где Q0 - показания счетчика тепла в исследуемой квартире, кВтч;
t1 и t2 - время начала и окончания измерительного интервала, с;
Тср - средняя за измерительный интервал времени температура воздуха в исследуемой
квартире, °С;
Тсрj - средняя за измерительный интервал времени температура воздуха в j-й соседней
квартире, °С;
Sj - площадь ограждающей конструкции с j-й соседней квартирой, м2;
Rj - сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции с j-й соседней квартирой, м2 °С/Вт,
или определяют величину и направление тепловых потоков через ограждающие конструкции исследуемой квартиры, граничащие с j-ми соседними квартирами, а количество
тепловой энергии Q, затраченной на отопление квартиры, определяют из выражения:
t2
Q = Q 0 − ∑ S j ∫ q j ( t )dt ,
j
(2)
t1
где Q0 - показания счетчика тепла в исследуемой квартире, кВтч;
Sj - площадь ограждающей конструкции с j-й соседней квартирой, м2;
qj - тепловой поток через ограждающую конструкцию с j-й соседней квартирой, Вт/м2;
t1 и t2 - время начала и окончания измерительного интервала, с.
Суть способа определения количества тепловой энергии, затраченной на отопление
квартиры в многоквартирном здании, заключается в том, что с целью обеспечения учета
индивидуальных особенностей потребления тепла в каждой квартире, обусловленных
температурой воздуха, мощностью внутренних источников тепла, расположением квартиры в здании, уровнем воздухообмена, локальными неоднородностями в тепловой защите
квартиры, определяют теплофизические характеристики исследуемой квартиры и соседних с ней в здании. К таковым относятся значения температур воздуха в исследуемой
квартире и соседних квартирах и их соотношения, а также величина и направление тепловых потоков через ограждающие конструкции квартиры, граничащие с соседними квартирами здания.
Одновременно с измерением количества потребленной энергии с помощью счетчика
тепла, установленного на трубопроводах подачи теплоносителя в квартиру, выполняют
измерения средних за рассматриваемый период значений температуры воздуха в квартире
и соседних квартирах. По известным из проектной документации или измеренным размерам межквартирных перегородок и перекрытий определяется их площадь, а для известных
характеристик материалов и значений толщин этих элементов рассчитывается сопротивление теплопередаче перегородок и перекрытий [2] по формуле:
(3)
R = d/λ,
3
BY 15790 C1 2012.04.30
где λ - коэффициент теплопроводности материала перегородки (перекрытия), Вт/(м* °С);
d - толщина перегородки (перекрытия).
Мощность отопления по счетчику тепла в квартире находят из значения теплового баланса квартиры с окружающей средой. Ее значение можно записать в виде выражения:
M S
ρcV 
 + ∑ (T − Tj )S j / R j − q вн ,
q 0 = (T − Tнар ) ⋅  ∑ m +
(4)
 m =1 R m 3600  j
где m = 1, ..., M; j = 1, ..., N;
qвн - мощность внутренних источников тепла;
Sm - площадь m-й наружной ограждающей конструкции в квартире;
Rm - приведенное сопротивление теплопередачи m-й наружной ограждающей конструкции в квартире;
M - количество наружных ограждающих конструкций в квартире;
V - часовой объем воздухообмена в квартире;
T - температура в квартире °С;
Tj - температура воздуха в j-й соседней квартире, °С;
Tнар - температура наружного воздуха.
Первое слагаемое в (4) дает мощность для потока тепла, поступающего из квартиры в
окружающую здание среду. Второе слагаемое в (4) определяет мощность для потока тепла, поступающего из соседних квартир вследствие теплообменных процессов через межквартирные перекрытия и перегородки. Третье слагаемое равно мощности внутренних
источников тепловыделений. Если температура в соседней квартире превышает значение
температуры в рассматриваемой квартире, второе слагаемое отрицательно и приводит к
уменьшению показаний счетчика тепла в квартире по сравнению с отсутствием соседей
при том же значении температуры в квартире. Если температура в соседней квартире
меньше значения температуры в рассматриваемой квартире, второе слагаемое положительно и приводит к увеличению показаний счетчика тепла в квартире по сравнению с отсутствием соседей при том же значении температуры в квартире.
Количество энергии, показываемое счетчиком тепла за отчетный интервал времени,
равно:
t2
Q = ∫ q 0 ( t )dt = Q 0 + ( t 2 − t1 )∑ (Tср − Tсрj )S j / R j .
(5)
j
t1
Таким образом, предложенный способ позволяет устранить влияние этого слагаемого
на показания счетчика тепла и позволяет определить то количество тепла, которое потребовалось в квартире для компенсации тепловых потерь в наружную окружающую среду.
Теплофизические характеристики исследуемой квартиры и соседних с ней в здании
определяют также величина и направление тепловых потоков на ограждающих конструкциях квартиры, граничащих с соседними квартирами здания.
Следовательно, одновременно с измерением количества потребленной энергии с помощью счетчика, установленного на трубопроводах подачи теплоносителя в квартиру,
альтернативно определению значений температур в квартирах здания определяют величину и направление тепловых потоков через ограждающие конструкции с j-ми соседними
квартирами, а количество тепловой энергии на отопление квартиры определяют по формуле:
t2
Q = Q 0 − ∑ S j ∫ q j ( t )dt ,
j
(6)
t1
при j = 1, …, N.
Учитывая, что тепловой поток через ограждающую конструкцию по определению [2,
С. 158] равен величине:
q = (T–Tj)/Rj,
(7)
4
BY 15790 C1 2012.04.30
выражение (2) эквивалентно по результату выражению (1) и позволяет устранить влияние
второго слагаемого в (4) на показания счетчика, и позволяет определить то количество тепловой энергии, которое потребовалось в квартире для компенсации тепловых потерь в
наружную окружающую среду.
Таким образом, предлагаемые по способу определение и учет теплофизических характеристик исследуемой квартиры и соседних с ней в здании, а именно температур в квартирах, или величин и направлений тепловых потоков через смежные ограждающие
конструкции с целью определения количества тепловой энергии, затрачиваемой на отопление квартиры в многоквартирном жилом доме, позволяют устранить влияние перетоков тепла между квартирами на результаты измерений счетчиков тепла, а следовательно,
учесть индивидуальные особенности потребления тепла в каждой квартире, обусловленные температурой воздуха, мощностью внутренних источников тепла, расположением
квартиры в здании, уровнем воздухообмена, локальными неоднородностями в тепловой
защите квартиры, то есть в соответствии с технической задачей повысить точность контроля за количеством тепловой энергии, затрачиваемой на отопление квартиры.
Схема аппаратной реализации способа представлена на фигуре, где приведены следующие обозначения:
1 - датчики измерения температуры в квартирах здания; 2 - счетчик потребления тепловой энергии в рассматриваемой квартире; 3 - блок приема данных и расчетов; 4 - векторные (с указанием направления) датчики измерения теплового потока, установленные
на межквартирных перегородках и перекрытиях; 5 - модуль регистрации количества тепла; 6 - модуль регистрации температур; 7 - модуль регистрации величин и направлений
тепловых потоков; 8 - вычислительный модуль блока 3; 9 - монитор.
Способ реализуется следующим образом. В начале измерительного интервала времени, в момент t1, модуль 5 регистрации количества тепла блока 3 запоминает показание
счетчика тепла 2 в квартире и вычислительный модуль 8 блока 3 начинает усреднение показаний значений температуры в квартире и соседних с ней квартирах, полученных от
датчиков температуры 1 посредством модуля 6 регистрации температур. В конце измерительного интервала времени, в момент t2, модуль 5 блока 3 запоминает показание счетчика
тепла в квартире и вычислительный модуль 8 определяет Q0 - количество тепловой энергии по счетчику 2 тепла, равное разности показаний счетчика в конце и в начале измерительного интервала, и средние значения температуры в квартире и соседних с ней
квартирах по формуле:
t
1 2
Tр =
T( t )dt .
(8)
t 2 − t1 ∫t1
Затем из выражения (1) вычислительный модуль 8 блока 3 приема данных и расчетов
определяет количество тепла, затраченного на отопление квартиры в многоквартирном
жилом доме.
В случае установления величин и направлений тепловых потоков через смежные ограждающие конструкции способ реализуется следующим образом. В начале измерительного
интервала времени, в момент t1, модуль 5 блока 3 запоминает показание счетчика тепла 2 в
квартире и вычислительный модуль 8 блока начинает усреднение показаний значений теплового потока в исследуемой квартире с учетом направления через межквартирные перегородки и перекрытия с j-ми соседними с ней квартирами, полученных от датчиков измерения
теплового потока 4 и запоминаемых модулем 7 регистрации величин и направлений тепловых потоков блока 3. В конце измерительного интервала времени, в момент t2, модуль 5
блока 3 запоминает показание счетчика тепла в квартире и вычислительный модуль 8 определяет Q0 - количество тепловой энергии по счетчику 2 тепла, равное разности показаний
счетчика в конце и в начале измерительного интервала, и по значениям, полученным модулем 7, средние значения тепловых потоков, равные
5
BY 15790 C1 2012.04.30
t
1 2
qр =
q( t )dt .
t 2 − t1 ∫t1
(8)
Затем из выражения (2) вычислительный модуль 8 блока 3 приема данных и расчетов
определяет количество тепловой энергии, затраченной на отопление квартиры в многоквартирном жилом доме. Монитор 9 служит для отображения результатов измерений и
вычислений.
В качестве датчиков 1 измерения температуры в квартирах здания, а также датчиков 4
измерения теплового потока, установленных на межквартирных перегородках и перекрытиях, предпочтительно используют термопары. Величина тока через термопару определяет величину теплового потока и значение температуры, а направление тока через
термопару - направление теплового потока.
На фигуре представлено две возможности реализации способа. Блок 1 используется
при выполнении измерений с использованием значений температуры в исследуемой квартире и соседних с ней, а блок 4 - при выполнении измерений с использованием значений
теплового потока в исследуемой квартире.
Реализация способа посредством установления температур в рассматриваемой квартире и соседних с ней, с точки зрения обеспечения высокой точности способа, требует измерения температуры воздуха не только в контролируемой квартире, но и в соседних с
ней квартирах. При реализации способа для всех квартир многоквартирного здания необходима система измерений и обработки данных счетчиков тепла и температуры воздуха
для всех квартир здания.
Реализация способа посредством установления величин и направлений тепловых потоков через ограждающие конструкции квартир здания позволяет выполнять автономную
обработку данных для каждой квартиры независимо от других квартир. При этом количество N датчиков теплового потока, установленных в здании, будет равно N⋅M, где M - количество квартир в здании.
Таким образом, варианты реализации способа, предложенные в изобретении, позволяют выбирать между автономной обработкой данных в каждой квартире и созданием
системы совместной обработки данных всех квартир здания.
Источники информации:
1. Методические рекомендации определения потребления тепловой энергии на отопление жилых, нежилых и вспомогательных помещений на основании показаний распределителей тепла и приборов индивидуального учета тепловой энергии. "Институт
"БЕЛЖИЛПРОЕКТ". - Минск, 2008. - С. 48.
2. Богословский В.Н. Строительная теплофизика. - Санкт-Петербург: АВОК северозапад, 2006. - С. 400.
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
6
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
137 Кб
Теги
патент, by15790
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа