Способ и измерительный прибор расхода тепла радиатора

1 Настоящее изобретение относится к способу и измерительному прибору расхода тепла для записи количества тепла, расходуемого радиаторами, содержащему корпус с блоком вычисления и с датчиками температуры, подключенному к нему, для измерения температур радиатора и комнаты, причем блок вычисления предназначен для вычисления теплоотдачи радиатора на основе измеренных температур. Измерительные приборы расхода тепла радиаторов используются, в частности, для центральных и районных отопительных установок для распределения общих тепловых затрат пропорционально расходу тепла. Теплоотдача радиатора пропорциональна эффективной нагревающей поверхности, умноженной на функцию разности температур радиатора и окружающего воздуха. Таким образом, в действительности измерительный прибор служит для интегрирования этой функции во времени и известен ряд различных типов измерительных приборов расхода тепла, некоторые из которых не принимают во внимание температуру окружающего воздуха, но основывают измерение целиком на температуре радиатора, например, такие как устройства измерения парообразования, в то время, как другие хорошо известные типы измеряют упомянутые температуры посредством термоэлементов, и получаемый в них термоток измеряется посредством Ah-измерительного прибора, который может состоять, например, из необратимого электролитического измерительного прибора, который выпускает ртуть в количестве, которое соответствует теплоотдаче радиатора. Хотя радиаторы с измерительными приборами с двумя датчиками для измерения температуры радиатора, а также и температуры комнаты обеспечивают сравнительно точное измерение расхода тепла, однако известные конструкции измерительных приборов имеют ряд недостатков, таких как различные возможности для фальсификации показаний измерительного прибора расхода тепла, например, путем покрытия, нагревания или охлаждения датчиков температуры и ограничений, касающихся точности граничных диапазонов для возникающих температур или в нетипичных рабочих условиях. Таким образом, для того, чтобы избежать записи холостого расхода без тепла, отдаваемого радиатором, измерительный прибор может быть обеспечен с таким функциональным ограничением, что он не записывает никакого расхода до тех пор, пока температура радиатора не будет превышать определенную минимальную температуру. Однако, если она устанавливается слишком высокой, это может означать, что теплоотдача радиатора, которая должна была бы измеряться, не измеряется. Может также случиться, что измерительный прибор измеряет теплоотдачу радиатора, которая действительно имеет место, но не может быть измерена, так 2 как отдаваемое тепло не должно быть частью тепловых затрат, которые должны распределяться, так как радиатор нагрет некоторым другим путем, а не через подающие трубы, в частности, в очень жаркое лето и/или путем попадания прямого солнечного света на радиатор или путем одновременного использования другого источника тепла. Задачей настоящего изобретения является разработка способа и измерительного прибора расхода тепла радиатора для записи тепла, расходуемого радиатором, которые обеспечивают выбор более точного измерения действительного расхода тепла по сравнению с существующими измерительными приборами. Эта задача решается способом согласно п.1 формулы изобретения и путем использования измерительного прибора согласно п.8. Благодаря изобретениям получается, что количество тепла, отдаваемое радиатором в комнату, когда радиатор отключен, не записывается как расход тепла, если высокая комнатная температура возникает в пределах, например, 24-часового цикла, в частности, вследствие нагревания солнцем или другим источником тепла, компенсация осуществляется вычисленным отрицательным расходом тепла в течение самoй жаркой части упомянутого 24-часового цикла. Таким образом, предотвращаются записи измерительным прибором нерасходуемого тепла летом, когда отопительная установка отключена. Предпочтительные воплощения изобретения используют упомянутый режим (режим 3) только тогда, когда разность между вычисленными температурами комнаты и радиатора ниже заданной предельной величины. Таким образом,получается, что измерительным прибором нельзя управлять для вычисления очень большого отрицательного расхода тепла. Согласно другому предпочтительному воплощению изобретения измерительный прибор имеет альтернативный режим записи тепла (режим 1, 2), в котором не осуществляется запись отрицательного расхода, когда упомянутая разность температур выше заданной предельной величины, и в котором вычисление расхода тепла осуществляется путем измерения заданной заменяемой температуры комнаты вместо вычисленной температуры комнаты. Фиг. 1 изображает вид спереди измерительного прибора согласно изобретению; фиг. 2 изображает вертикальный разрез по линии II-II на фиг. 1 того же самого прибора; фиг. 3 изображает перспективный вид печатной платы в измерительном приборе, показанном на фиг. 1 и 2; фиг. 4 изображает диаграмму для иллюстрации вычисления расхода тепла в различных температурных условиях, и фиг. 5 изображает блок-схему для вычисления измерительным прибором расхода тепла. 3 Электрический измерительный прибор расхода тепла, показанный на фиг. 1 и 2, имеет корпус 1 из термо- и электроизоляционного материала, предпочтительно, пластмассы, состоящей из нижней части 2 и верхней и нижней крышек 3 и 4, соответственно. Через окошко в верхней крышке 3 может быть виден жидкокристаллический дисплей 5, что очевидно из фиг. 1. Верхняя крышка 3 прикреплена к измерительному прибору посредством свинцовой пломбы 6, которую необходимо разрушить для обеспечения возможности доступа внутрь корпуса 1. Верхняя крышка прикреплена к нижней крышке 4 способом, специально не проиллюстрированным, что означает, что она не может быть удалена без разрушения свинцовой пломбы 6. Упомянутый дисплей 5 установлен на двухсторонней печатной плате 1, закрепленной в корпусе. На стороне, противоположной дисплею, установлен блок вычисления в виде микропроцессора 8 и на той же самой стороне платы 7 также расположены датчик температуры радиатора 9 и три переключателя элементов индикации 17, расположенных сзади, при этом только один из них виден на фиг. 2. Спереди печатной платы 7 также имеется датчик температуры комнаты 10, многополюсная вилка 11 которого позволяет подводить питание от внешнего источника электропитания и осуществлять радиочастотную связь с программированием и вводом данных и выводом считывающих устройств через проволочные соединения. Кроме того, ввод и выходное считывание может осуществляться через интерфейс 15 оптической связи в инфракрасном (ИК) диапазоне с диодами 15 А через окошки 16 в верхней крышке 3. В качестве третьего, непоказанного варианта ввод данных и выходное считывание может осуществляться через радиоприемопередатчик, который в этом случае располагается в корпусе 1 и подсоединяется к электрической схеме через многополюсную вилку 11. На фиг. 2 ниже нижней крышки 4 показан блок батареек 12 для подачи электропитания к измерительному прибору через зажимы батареек 13. Измерительный прибор расхода тепла,описанный выше, предназначен для установки на радиаторе поверх арматуры 14, показанной на фиг. 2, которая, предпочтительно, устанавливается на непоказанном монтажном штыре,прикрепляемом к радиатору и простирающемся через отверстие 18 в арматуре и также через отверстие 19 в нижней части 2 измерительного прибора. На фиг. 2 арматура 14 также показана с углублением 20, в которое устанавливается измерительный прибор радиатора 9 при монтаже его на арматуре. Измерительный прибор(датчик) 9, как и датчик температуры комнаты 10, предпочтительно, представляют собой сопротивления с отрицательным температурным коэффициентом, величины сопротивлений ко 002187 4 торых являются мерой температур, которые они должны считывать, температуры арматуры 14 и температуры комнаты, соответственно. Величины, определенные температурными датчиками,не являются правильными величинами, и они вычисляются посредством электрических схем 1, 8 на основе заданных констант в климатических комнатах для отдельных типов радиаторов и арматуры. Обратимся теперь к фиг. 4, на которой схематично иллюстрируются различные температурные условия, которые определяют способ,по которому должен вычисляться и записываться расход тепла. На диаграмме по горизонтальной оси откладывается температура радиатора ТНВ, вычисленная электрической схемой, определяемая на основе величины, измеренной датчиком температуры радиатора 9. Соответственно по вертикальной оси откладывается температура комнаты TRB, вычисленная схемой на основе величины, измеренной датчиком температуры комнаты 10. На диаграмме различные температурные режимы обозначаются: режим 0,режим 1, режим 2 и режим 3. В режиме 0, перекрывающем диапазон температур, в котором вычисленная температура радиатора ниже предельной величины THBG, не делается записи расхода тепла, так как предполагается, что от радиатора нет теплоотдачи. Эта начальная температура поверхности радиатора THBG может,например, устанавливаться на уровне 15 С. В этом режиме работы имеется только незначительная возможность фальсифицирования результата измерения, например, путем охлаждения радиатора вокруг арматуры или путем интенсивного нагревания измерительного прибора спереди, тем самым датчик температуры комнаты измеряет температуру, которая является повышенной. Для того, чтобы это не случилось на протяжении длительного периода в течение отопительного сезона, блок вычисления измерительного прибора приспособлен для использования установочной температуры TRBE, так называемой замененной температуры комнаты, которая,например, может быть установлена на уровне 20 С вместо вычисленной температуры комнаты TRB. Однако, такое интенсивное нагревание измерительного прибора через некоторое время также будет вызывать нагрев датчика температуры радиатора, тем самым блок вычисления будет переходить от режима 0 к одному из других режимов путем нарушения этой граничной величины THBG. В режиме нормальной работы в течение отопительного сезона вычисленные температуры радиатора и комнаты находятся внутри диапазона, определяемого на диаграмме как режим 1, и расход тепла вычисляется по формуле Е = К (THB-TRB)1,33, где К является предварительно установленной характеристической величиной для соответствующего типа радиатора и 5 размера и где показатель 1,33 является общеизвестной нормальной величиной, которая может в частных случаях иметь немного отличающееся значение. Диапазон режима 1 имеет верхний предел в отношении граничной величины TRBG вычисленной температуры комнаты, выше которого вычисленная температура комнаты TRB не используется в расходе тепла, а используется вышеопределенная замененная температура комнаты TRBE. Как в режиме 0, состояние режима 1 обеспечивает незначительную возможность фальсификации результата измерения. Таким образом, хотя датчик температуры комнаты мог бы нагреваться на несколько градусов,тем самым вычисленная температура комнатыTRB становится слишком низкой, в результате,по температурным условиям очень легко было бы оставить режим 1 упомянутой предельной величины TRBG и войти в режим 2 в связи с превышением. Другим, но очень маловероятным риском мошенничества было бы охлаждение датчика температуры радиатора. В области режима 2, которая находится на диаграмме выше области режима 1, расход тепла вычисляется в соответствии с формулой Е = К (THB-TRBE)1,33, которая соответствует определенному выше выражению, разница состоит лишь в том, что вместо вычисленной температуры комнаты TRB используется упомянутая замененная температура комнаты TRBE. Состояние режима 2 отличается тем, что радиатор включается в то время, пока записывается очень высокая вычисленная температура комнатыTRB. Это может быть, например, вследствие покрытия радиатора или падающего на него солнечного света или могут быть частные причины для высокой температуры комнаты. Покрытие радиатора и падающий солнечный свет будут вызывать слишком высокую измеряемую температуру комнаты, и измеряемая температура радиатора будет также слишком высокой. Вычисленный расход тепла был бы слишком низким, если бы для вычисления использовалась формула для режима 1. Невозможно сделать различие между покрытием радиатора и падающим солнечным светом, так как температурные кривые для этих двух ситуаций очень похожи, но падающий солнечный свет будет часто возникать на малых отрезках времени и только в случае установки измерительных приборов напротив окна. Падающий солнечный свет может также привести к тому, что термостатический клапан радиатора отключит водный поток. Когда для вычисления расхода тепла используется замененная температура комнаты,исключаются возможные неудобные побочные эффекты от нежелательной манипуляции. В наклонной области на диаграмме на фиг. 4, обозначенной как режим 3, пунктирная центральная линия указывает режим, в котором вычисленная температура комнаты идентична 6 вычисленной температуре радиатора. Область режима 3 ограничена линиями, параллельными упомянутой центральной линии, и которые расположены на расстоянии TBG от нее, где TBG может быть, например на 5 выше и ниже центральной линии, то есть вычисленная температура комнаты может изменяться на 5 в любую сторону от температуры радиатора. Предварительным условием для режима 3 является то, что радиатор отключен или, по крайней мере, что тепло не подается к радиатору или удаляется из радиатора по ведущему к нему трубопроводу. В этом контексте предварительным условием для блока вычисления в режиме 3 является то, что вычисленная температура комнаты увеличивается выше вычисленной температуры радиатора. Расход тепла в режиме 3 будет также вычисляться в соответствии с формулой, данной для режима 1, но в данном случае расход тепла вычисляется со знаками и суммируется в отдельном регистре режима 3. Если таким образом температура комнаты выше температуры радиатора, тепло, принимаемое радиатором из окружающей среды, вычисляется как отрицательный расход тепла. Когда впоследствии температура комнаты падает ниже температуры радиатора, тем самым вызывая отдачу тепла радиатором окружающей среде, вычисляется положительный расход тепла. Когда измерительный прибор выходит из режима 3, содержимое отдельного регистра режима 3 добавляется к общему расходу тепла, и регистр переустанавливается в нуль. Состояние режима 3 может, например, иметь место в течение жаркого периода года, когда температура комнаты в дневное время может превышать температуру радиатора, но падает ниже в ночное время. Таким образом, состояние режима 3 предотвращает запись положительного расхода тепла в ночное время в качестве действительного расхода, но в этом случае предусматривается компенсация для этого за счет отрицательного расхода тепла в течение дня. Расход тепла в регистре режима 3, который очень часто находится в нуле, добавляется к общему расходу один раз в течение 24 ч или же, следуя кратным числам 24 ч, для того, чтобы избежать большого скачка в подсчетах. Необходимо отметить, что используется цикл из 24 ч или кратный 24 ч, тем самым периодически оценивается, имеется ли постоянно отрицательный счет, который мог бы быть признаком мошенничества. Это могло бы быть получено с помощью очень хорошей изоляции измерительного прибора, но на практике это, вероятно, было бы связано с большими затруднениями. Состояние температуры, находящейся выше области режима 3, обозначено на диаграмме как режим 2, как и область ниже области режима 3. Расход тепла вычисляется в соответствии с той же самой вышеупомянутой формулой в связи с другой областью режима 2 и характеристикой этой верхней области режима 7 2 является то, что вычисленная температура комнаты значительно выше вычисленной температуры радиатора. На практике, это состояние вряд ли имело бы место, если бы не было следствием неумышленной манипуляции, такой как интенсивное нагревание спереди измерительного прибора. Таким образом, при вычислении расхода тепла используется упомянутая замененная температура комнаты для предотвращения не подлежащей оплате записи отрицательного расхода. При непрерывном измерении в режиме 3 отрицательного расхода тепла осуществляется переключение на режим 2. Блок-схема, показанная на фиг. 5, иллюстрирует определение теплоизмерительным прибором действительного режима путем вычисления расхода тепла в соответствии с вышеописанной процедурой вычисления в связи с фиг. 4. Стрелка 30, показанная на фиг. 4, указывает последовательность решений на блок-схеме, а короткие четкие линии 31, 32 и 33 указывают пределы области, в которых задаются вопросы в блок-схеме фиг. 5. Измерительный прибор может входить в режим 3 только тогда, когда температура комнаты превышает температуру радиатора (TRBТНВ). С этой целью используется флаг 3, сравни фиг. 3, который применяется, когда это условие выполнено. Если измерительный прибор вводит другие режимы, флаг 3 устанавливается обратно. Из вышеприведенного объяснения в связи с фиг. 4 будет казаться, что в случае естественно происходящих колебаний температуры, в частности, в случае жаркой погоды, получается приблизительно правильная запись расхода тепла,так как с помощью измерительного прибора можно скомпенсировать положительный расход тепла - в действительности нерасходуемое тепло с помощью соответствующего отрицательного расхода. В ненормальных рабочих условиях,которые обычно возникают вследствие манипуляции мошенничества, связанного с измерительным прибором, предпринимаются меры для исключения фальсифицированных записей, тем самым с общей точки зрения предлагаемый измерительный прибор во всех рабочих условиях выполняет удовлетворительную, приблизительно правильную запись расхода тепла. На дисплее 5 в измерительном приборе в информационном цикле могут быть полезно показаны единицы записанного расхода тепла и расход за предыдущий год, а также и номер установки и размер шкалы, указывающий весовой коэффициент, используемый для соответствующего радиатора при вычислении единиц расхода тепла. Измеренные и вычисленные величины температуры комнаты и температуры радиатора обычно не должны показываться в упомянутом информационном цикле, но могут быть выведены на дисплей операторами при считывании 8 измерительного прибора в процессе замены батарейки и тому подобного. Таким образом, это предпочтительное воплощение изобретения обеспечивает электрический измерительный прибор расхода тепла радиатора для записи тепла, расходуемого радиатором, содержащий корпус с нижней частью и крышкой с блоком вычисления и датчиками температуры, подключенными к нему, для температуры радиатора и температуры комнаты и источник электропитания, причем блок вычисления предназначен для вычисления теплоотдачи радиатора на основе предварительно установленных температур и общего весового коэффициента, размера шкалы, при этом датчик температуры комнаты расположен под крышкой. Путем изготовления крышки корпуса, а также и его нижней части из непроводящего материала, обеспечивается хорошая защита температуры комнаты, что означает, что на нее нет чрезмерного воздействия радиатора и это расположение известного самого по себе датчика температуры комнаты в корпусе измерительного прибора одновременно предотвращает манипулирование измерительным прибором, такое как его покрытие, нагревание датчика комнатной температуры или охлаждение датчика температуры радиатора, что будет изменять разность между температурой радиатора и температурой комнаты и таким образом запись расхода тепла. Необходимо заметить, что датчики и, в частности датчик температуры комнаты, не будет в нормальных условиях осуществлять правильное измерение температуры радиатора и температуры комнаты, которые, однако, вычисляются блоком вычисления на основе заданных характеристических величин радиатора и измерительного прибора. Благодаря своей конфигурации хорошо проводящая арматура таким образом имеет надежный контакт с радиатором, тем самым вычисленная температура радиатора всегда будет правильной. В одном воплощении измерительного прибора для радиатора согласно изобретению проводящая арматура является отдельным элементом, который является независимым от корпуса и длина которого составляет максимум одну треть от длины корпуса. Таким образом, защита датчика температуры комнаты дополнительно улучшается, тем самым это измерение только в очень малой степени подвергается воздействию непосредственного нагревания от радиатора. Как утверждалось выше, блок вычисления содержит микропроцессор, который вычисляет действительные значения температуры радиатора и температуры комнаты на основе подаваемых величин измерения температуры радиатора и температуры комнаты посредством заданных характеристических коэффициентов соответст 9 вующего радиатора в соответствии с изобретением. Это удобно, так как в данном случае получается более гибкий измерительный прибор расхода тепла радиатора, который может также использоваться в установках в сочетании с другими типами измерительных приборов. Микропроцессор, согласно изобретению, может подсоединяться к оптической секционной плоскости и многополюсной вилке для ввода и вывода данных для программирования и так далее. С помощью оптического программирования и входных и выходных блоков или через проводку к многополюсной вилке, информация, содержащаяся в микропроцессоре, может быть легко модифицирована или считана. Кроме того, также удобно, что измерительный прибор имеет жидкокристаллический дисплей,подключенный к микропроцессору, который позволяет считывать эту информацию, даже в случае низкого потребления тока. Другой выбор состоит в том, что ввод и вывод данных и так далее может всегда осуществляться через радиоприемопередатчик, составляющий одно целое с измерительным прибором и подключенный к микропроцессору. Когда измерительный прибор снабжен таким радиоприемопередатчиком, он проверяется только через длительные промежутки времени, например 8-10 лет и поэтому переключатели имеют другую необходимую функцию для того,чтобы вызывать немедленную передачу радиопередатчиком сообщения в случае отсоединения измерительного прибора от радиатора или в случае выполнения манипуляции с ним любым другим образом. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ работы измерительного прибора расхода тепла для записи тепла, расходуемого радиатором, расположенным в комнате, в которой измеряют или вычисляют связанные величины соответствующих температур радиатора и комнаты с помощью измерительного прибора расхода тепла, заключающийся в том, что измеренные или вычисленные величины температуры комнаты и температуры радиатора используют для вычисления теплоотдачи от радиатора в комнату посредством электрических схем (7, 8) в измерительном приборе расхода тепла,причем упомянутое вычисление выполняют на основе заданного рабочего режима вычисления, а вычисленные величины теплоотдачи непрерывно суммируют с величиной записи в первом регистре, и получаемую таким образом сумму используют в качестве новой величины записи, отличающийся тем, что при условии, что разность температуры комнаты и температуры радиатора находится между нулем и заданной величиной, выбирают рабочий холостой режим вычисления с помощью средств выбора и поддерживают его до тех пор, пока числовая разность между величинами температур комнаты и радиатора меньше заданной величины, причем в упомянутом рабочем холостом режиме при диапазонах температуры комнаты, превышающих температуру радиатора, вычисляют отрицательные ве 002187 10 личины теплоотдачи радиатора в комнату, а при диапазонах температуры комнаты, которые ниже температуры радиатора, вычисляют положительные величины теплоотдачи радиатора в комнату, и вычисленные таким образом величины отрицательной теплоотдачи, а также положительной теплоотдачи записывают в отдельном регистре с помощью средств записи, по меньшей мере, за период, и на основе этих величин получают и записывают величину общей теплоотдачи, которая соответствует сумме вычисленных величин теплоотдачи, и эту величину добавляют к величине записи в первом регистре. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что упомянутый период соответствует 24 ч. 3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что к величине записи в первом регистре добавляют только положительные величины общей теплоотдачи. 4. Способ по пп.1, 2 или 3, отличающийся тем,что упомянутый рабочий холостой режим вычисления выбирают с помощью средств выбора из ряда различных рабочих режимов вычисления в зависимости от соотношения температур комнаты и радиатора. 5. Способ по п.4, отличающийся тем, что в диапазонах температур, в которых числовая разность между величинами температур комнаты и радиатора превышает заданную величину, выбирают с помощью средств выбора рабочий режим вычисления, в котором вычисление теплоотдачи выполняют последовательно для каждого измерения или вычисления связанных величин температуры комнаты и температуры радиатора, после чего к величине записи в первом регистре непрерывно добавляют только положительные величины теплоотдачи. 6. Способ по п.5, отличающийся тем, что в случае, когда температуры комнаты превышают заданную предельную величину, с помощью средств выбора выбирают рабочий режим вычисления, в котором используют заданную замененную температуру комнаты вместо измеренной или вычисленной температуры комнаты. 7. Способ по любому из пп.1-6, отличающийся тем, что в случае, когда температуры радиатора ниже заданной величины, с помощью средств выбора выбирают рабочий режим вычисления, в котором не выполняют вычисления теплоотдачи. 8. Электрический измерительный прибор расхода тепла радиатора для реализации способа согласно любому из пп.1-7, содержащий корпус (1, 2, 3,4) с блоком вычисления (8) и со связанными датчиками температуры (9 и 10) для измерения температуры радиатора и температуры комнаты, причем блок вычисления (8) содержит первый регистр для хранения величины записи общего количества израсходованного тепла и средства для вычисления теплоотдачи от радиатора на основе упомянутых величин температур и для добавления вычисленной теплоотдачи к величине записи в первом регистре и для хранения этой величины записи в качестве новой величины записи, отличающийся тем, что блок вы 11 числения (8) измерительного прибора содержит средства выбора рабочего режима, причем средства выбора выполнены с возможностью выбора рабочего холостого режима при условии, что разность температур комнаты и радиатора находится между нулем и заданной величиной, кроме того, средства выбора выполнены с возможностью поддержания упомянутого рабочего холостого режима до тех пор, пока числовая разность между температурой комнаты и температурой радиатора меньше заданной величины, причем в упомянутом рабочем холостом режиме, когда температура комнаты превышает температуру радиатора, блок вычисления (8) выполнен с возможностью выполнения вычисления отрицательной теплоотдачи и суммирования ее с любой положительной теплоотдачей в отдельном регистре в пределах одного или более периодов, соответствующих 24 ч, кроме того, блок вычисления выполнен с возможностью добавления этой суммы 12 положительной и отрицательной теплоотдачи к величине записи в первом регистре, если упомянутая сумма положительная. 9. Электрический измерительный прибор расхода тепла радиатора по п.8, отличающийся тем, что блок вычисления имеет средство для выполнения вычисления в пределах, по меньшей мере, одного периода, соответствующего 24 ч. 10. Электрический измерительный прибор расхода тепла радиатора по п.8 или 9, отличающийся тем, что он имеет средство для переключения в альтернативный рабочий режим, когда числовая разность между величинами температур комнаты и радиатора превышает заданную величину, причем к величине записи непрерывно добавляют только положительные вычисленные величины теплоотдачи.