CZ212591A3

CZ212591A3 - calorimetric transducer for measuring consumption of heat of heating elements

Info

Publication number: CZ212591A3
Application number: CS912125A
Authority: CZ
Inventors: Stanislav Simor
Original assignee: Oravska Televizna Fabrika Akci
Priority date: 1991-07-10
Filing date: 1991-07-10
Publication date: 1993-01-13
Also published as: CZ2473U1; SK212591A3; WO1993001478A2; WO1993001478A3

Abstract

A calorimetric sensing device is suitable for measurement of thermal energy consumption and consist from the metal calorimetric body (1) with defined cross-section, equipped with heat-conducting ring (11) on inlet, with the first and the second inner temperature sensing elements (2, 3), which are placed on the calorimetric body (1) in defined distance and with the cooler (12) with defined cooling surface on the outlet. The calorimetric body (1) up to the cooler (12) is embraced by thermo-insulating layer (5), with cover (6) on which is placed external sensing element (4). The first and the second inner temperature sensing element (2, 3) and the external sensing element (4) are connected by measuring traces (7) with the evaluating unit (8). The calorimetric sensing device enables to take in consideration at the final calculation of the thermal energy consumption the instantaneous changes of convection conditions as well as changes of the heat transfer coefficient, changes of moisture and the changes in mass of heated air. Thehigh accuracy of measurement is achieved.

Description

Vynález “sa týká kalorimetrického snímača spotřeby tepelnej energie v bytoch a miestnostiach s diaíkovým teplovodným vykuřováním, u ktorého sa rieši princip merania nedestruktívnou metódon bez merania prietoku teplonosného media.The present invention relates to a calorimetric sensor of thermal energy consumption in dwellings and rooms with remote hot-water heating, which solves the principle of non-destructive method measurement without measuring the flow of the heat transfer medium.

JÝá-tvUA/'Včasnosti používané meradlá spotřeby tepelnej energie “mo g. rozdělit do dvoch skupin. _tMeradlá pracujúce na principe snímania prietoku teplonosného média a rozdielu teplot na vstupe a výstupe do meraného objektu. Tieto meradlá nie sú vhodné na montáž do bytov pretože ich inštalácia si vyžaduje deštruktívny .mechanický zásah do vykurovacieho systému pricora by muselo byt použitých toíko snímačov prietoku a teplot, koíko je v byte vykurovacích telies co je cenovo neúnosné. V druhej skupině sú meradlá, ktoré snímájú teplotu v miestnosti, alebo rozdiel teplot povrchu vyhrievacieho telesa a vzduchu vo vykurovanej miestnosti. Tieto meradlá sú cenovo dostupné i při vácšora počte snímačov avšak;.?The timely used thermal energy meters can be divided into two groups. _t Measuring instruments working on the principle of sensing the flow of heat transfer medium and the temperature difference at the inlet and outlet to the measured object. These meters are not suitable for installation in homes because their installation requires destructive mechanical intervention in the heating system, as many flow and temperature sensors would have to be used, which is cost-intensive in the apartment. In the second group there are gauges that sense the room temperature or the difference between the surface temperature of the heater and the air in the heated room. These gauges are affordable even with a large number of sensors, however;

w i v M ich chyba merania je velmi vysoká nakolko nezohladňujú změny sú- < ciniteía přestupu tepla změnou konvekcie. Chyby takýchto meraní dosahujú až 100. % meranej .hodnoty..w i v M their measurement error is very high as they do not take into account the changes in the heat transfer coefficient by the change in convection. The errors of such measurements reach up to 100% of the measured value.

j^ššie uvedené nedostatky sa odstraňujú kalorimetrickým sní..-~\ HSčom pre meranie spotřeby tepla vykurovacích telies podlá vynále-_;zu, podstatou ktorého je meranie okamžitej hodnoty súčiniteía přestupu. |<Éa podlá podmienok konvekcia v reálnom čase kovovým kalorimetrom a následné dosadenie zmeranej hodnoty do fyzikálnych vzťahov pre konečný výpočet spotřeby tepla. Na. kovovom kalorimetrickou! teliesku s definovaným prierezom a súčiniteíom teplotnej vodivosti su dve⁼meraciemiéštáteploty o žnámenj vzdiaíenosti. Na vstupe tepelného toku je teplovod!vý prstenec a na výstupe chladič so známou chladiacou plochou. Celý merací systém okrem chladica je tepelne voci okoliu izolovaný. Na kryte tepelnej izolácie je umiestnený teplotný snímač pre snímanie teploty vzduchu Qmývajúceho chladič kalorimetra.The aforementioned drawbacks are eliminated by a calorimetric reduction for measuring the heat consumption of the heating elements according to the invention _; which is based on the measurement of the instantaneous value of the transfer coefficient. | <Éa according to the conditions of real-time convection with a metal calorimeter and subsequent insertion of the measured value into physical relations for the final calculation of heat consumption. On. metal calorimetric! luteum with a defined cross section and súčiniteíom are two thermal conductivity of ⁼ meraciemiéštáteploty represent, vzdiaíenosti. At the inlet of the heat flux there is a heat conduit ring and at the outlet a cooler with a known cooling surface. The entire measuring system except the radiator is thermally insulated from the environment. A temperature sensor for sensing the air temperature Q of the calorimeter cooler is located on the thermal insulation cover.

Toto riešenie umožní při konečnora výpočte spotřeby tepla zohíadniť okamžité změny podmienok konvekcie a tým i súčiniteía přestupu tepla, zrněny vlhkosti á změny hmotnosti ohrievaného vzduchu, dosiahne sa zrovnateíná přesnost s metodikami využívajúcimi meranie prietoku a zachovávájú sa výhody nedeštruktívneho merania.This solution allows for the final calculation of heat consumption to take into account instantaneous changes in convection conditions and thus heat transfer coefficients, moisture grains and changes in heated air mass, to achieve comparable accuracy with flow measurement methodologies and preserve the benefits of non-destructive measurement.

Ha priloženom Výkrese je znázorněný princip činnosti tohto „ gaímapai kde na obr. 1 je znázorněný snímač v řeze ňárysu.In the accompanying drawing, the principle of operation of this gaimapai is shown, wherein in FIG.

I ^fl(^LL·^.//^pozostáva z kovového kalorimetrického telieska 1 i/ U , , „ , , . * I -1 . - .1 · J. · / s definovaným prieresom a sucimtelom teplotnej vodivosti na ktorom sú v meracích otvoroch umiestnené teplotná snímače 2 a 3·I ^f l ( ^L L · ^. // ^ consists of a metal calorimetric body 1 i / U,,,,. * I -1. - .1 · J · / with a defined cross section and a temperature conductivity coefficient at which they are temperature sensors 2 and 3 placed in the measuring holes ·

Ha straně vstupu tepelného toku do kalorimetrického telieska 2 je umiestnený teplovodivý prstenec 8 a na straně výstupu tepelného toku chladič 5. Snímacia Časť tepelného toku kalorimetrického telieska 2 s teplovodivýra prstencom 8 je od okolia izolovaná tepelnou izoláciou 6 s krytoro 7. Ha kryte 7 je umiestnený teplotný snímač 4 merania teploty vzduchu.. Teplotné snímače 2j 3» 4 sú meracími trasami 9 spojené s vyhodnocovacím zariadením 1.0, pre matematické spracovanie meraných veličin. _L On the side of the heat flow inlet to the calorimetric body 2 there is a heat conducting ring 8 and on the heat flux outlet side a heat sink 5. The sensing part of the heat flow of the calorimetric body 2 with the heat conducting ring 8 is insulated from the surroundings by thermal insulation 6 temperature sensors 4 of the air temperature measurement. The temperature sensors 2, 3, 4 are connected to the evaluation device 1.0 for measuring mathematically the measured quantities. _L

Kalorimetrický snímač je připevněný k vyhrievacej ploché výhřevného telesa tak, že vstupná časť kalorimetrického telieska 2 s teplovodivým prstencom 8 je ťeplovodivo spojená s povrchom vyhriev vacieho telesa. Velkost tepelného toku snímájádva teplotně snímače 2 a 2 určeného z rozdielu nameraných teplot známého prierezu vThe calorimetric sensor is attached to the heating flat heating element such that the inlet part of the calorimetric body 2 with the heat conducting ring 8 is heat-conductingly connected to the surface of the heating element. The size of the heat flux is sensed by the temperature sensors 2 and 2 determined from the difference of the measured temperatures of the known cross-section in

kalorimetrického telieska 2 známého súčinitela tepelnej vodivosti a známe j vzdialenosti teplotných snímačov.. Tepelný tok je dalej ? vedený do chladiča 3,- ktorý přivedenu tepelná energiu odovzdáva vykurovánému vzduchu v tých istých podmienkach konvekcie, v akých odovzdáva tepelná energiu vykuřovanému vzduchu celé vyhrievacie těleso. Z rozdielu teplot snímáČa 3 a snímaČa.4 zo známej plochy chla— —di-ča~a—známehO-množ-stva—odvedeného^t-ep-l-a-je-u-reea-ý—súči-ni-teí—p-restuputepla. v reálnom čase pre dané podraienky konvekcie. Výsledný tepelný výkon vyhrievacieho, telesa je určený zo známej výhrevnej plochy vykurovacieho telesa, nameraného súčinitela přestupu tepla a rozdielu teplot snímačov 2 a 4 v reálnom Čase. Ha výsledné množstvo tepla, dodaného vyhrievacím telesora meraného kalorimetrickým sníraačom platí vzťah /1/· vzťah /1/calorimetric body 2 of a known coefficient of thermal conductivity and known distances of temperature sensors. Heat flux is next? fed to a cooler 3, which transfers the supplied thermal energy to the heated air under the same convection conditions in which the thermal energy transfers the entire heating element to the heated air. The temperature difference between the sensor 3 and the sensor 4 from the known surface area of the refrigerant and the known quantity of the discharged 4-ep-la-is-at-re-compete-p -rstuputepla. in real-time for given convection sub-sites. The resulting heat output of the heating element is determined from the known heating surface of the heating element, the measured heat transfer coefficient and the temperature difference of the sensors 2 and 4 in real time. Ha the resulting amount of heat delivered to the heater as measured by the calorimetric transmitter is given by (1) · relation (1)

Q ₌ * ‘ ^S1 ‘ ^(t2 ^S3 * ^{( t}2 ~ · S2 · (t^ ^— ^4.) pričom i 3 - súčinitel teplotnej vodivosti materiálu kalorimetrického telieska 1Q ₌ * ' ^S 1' ^(t 2 ^S 3 * ^(t 2 - · S2 · (t ^ ^- ^ 4)) where i 3 - thermal conductivity coefficient of calorimetric body material 1

S^· - plocha prierezu ‘kalorimetrického telieska- 1S ^ · - cross-sectional area ‘of calorimetric body-1

- 3 ±2 teplota zo snímača 2- 3 ± 2 temperature from sensor 2

- teplota zo snímaca 3- temperature from sensor 3

- výhřevná plocha vykurovacieho telesa t^ - teplota zo snímaca 4- heating surface of the heater t - temperature from sensor 4

- vzdialenosť snímacov 2 a 3- distance between sensors 2 and 3

S₂ - plocha chladiča *0 - časS ₂ - radiator area * 0 - time

Kalorimetrický snímač pře meranie spotřeby tepla vykuřova cích telíes je možné použit pre všetky druhy meraní v bytoch, podnikových priestoroch i v priemysle kde sa vyžaduje nedeštruk tívny sposob merania spotřeby tepla·The calorimetric sensor for measuring the heat consumption of the heating elements can be used for all types of measurements in flats, business premises and industry where a non-destructive way of measuring heat consumption is required ·

Claims

A calorimetric sensor for measuring the heat consumption of heating elements, characterized in that temperature sensors (2) and (3), a heat conducting ring (8) and a heat sink (5) are mounted on the metal calorimeter (1), wherein the thermal insulation ( 6) enclose the heat exchange and measuring part of the metal calorimetric element with the cover (7) «

2. A calorimetric sensor for measuring the heat consumption of the heating elements according to claim 1, characterized in that a temperature sensor (4) is provided on the cover (7).

, ..3 »pre .. Calorimetric sensor for heat consumption measurement--