Зачем нужен датчик давления в узле учета

В двух словах - потому что давление теплоносителя участвует в формуле подсчета тепловой энергии. Как именно?

Тепловая энергия Q рассчитывается путем умножения массы теплоносителя, проходящего через систему отопления (М), на разницу его энтальпий на входе и выходе из системы.

Q = M⋅(h1 – h2)

Энтальпия h измеряется в калориях на грамм и обозначает энергию теплоносителя, которую можно преобразовать в теплоту. Энтальпия зависит от температуры и давления теплоносителя, причем точной формулой эту зависимость описать нельзя - ее значение определяется по специальным таблицам.

Масса теплоносителя определяется путем произведения его объема на плотность:

M = V⋅ρ

На плотность теплоносителя также влияет его давление и температура. И также как энтальпию, плотность определяют по таблицам или с помощью сложных приблизительных вычислений.

Теплосчетчик не может замерить ни массу, ни энтальпии проходящей через него среды, но может - объем (V) и температуры на подаче (t1) и обратке (t2).

С такими исходными данными кол-во теплоты можно оценить приблизительно, основываясь на нескольких допущениях:

• принять плотность воды за 1000 кг/м³, т.к. она действительно близка к этому значению при любых вариантах температуры и давления, которые можно предположить в системах теплоснабжения;
• энтальпия теплоносителя при конкретной температуре приблизительно равнa этой температуре и при перепадах давления изменяется незначительно.

Таким образом первоначальную формулу для вычисления тепловой энергии можно преобразовать так:

Q = M⋅(h1 – h2) ≈ V⋅(t1 - t2)

С одной стороны, погрешность вычислений по преобразованной формуле невелика, но по правилам учета - недопустима. Если строго подходить к вопросу вычисления теплоты, то получается, без информации о давлении теплосчетчик работать не может. Тем не менее, тысячи теплосчетчиков по всей стране принимались в эксплуатацию и исправно работали без датчиков давления.

Действительно ли необходим датчик давления в теплосчетчике

Давление в системах теплоснабжения положено поддерживать на определенном, более-менее стабильном уровне. Если значения этого давления не измерять, а задать постоянной величиной, то погрешность измерения теплоты укладывается в интервал, прописанный в "правилах учета", правда только для систем с тепловой нагрузкой менее 0,5 Гкал/час. Как правило, в таких системах стоят теплосчетчики диаметром до 100мм. В эти приборы заложены алгоритмы определения энтальпии и плотности при давлении, принимаемом за константу.

В данном случае важно квалифицированное задание констант давления для подачи и обратки - они д.б. максимально близки к проектному и ли расчетному значениям и выражены в правильных единицах измерения (МПа и кгс/см²). Если давление выражено в Мпа, то для перевода в кгс/см² его значение умножают на 10,1972. При неверной настройке погрешность вычислений может быть очень большая, и не факт, что в пользу потребителя.

Как работают европейские теплосчетчики

В некоторых европейских станах является приемлемым расчет количествава теплоты по упрощенной формуле (Q ≈ V⋅(t1 - t2) ) , однако в приборах, работающих по такому алгоритму введен специальный уточняющий коэффициент Штюка для коррекции погрешности вычислений.

Все поправочные коэффициенты, схожесть значений энтальпии и температуры выведены опытным путем. Могут ли данные, полученные таким образом являться достаточно достоверными, чтобы являть собой основу для финансовых расчетов, ради точности которых изначально и были введены теплосчетчики?

Почему в России европейский опыт не прижился

Расхождение значений, полученных обоими методами, может быть незначительным на определенном временном отрезке. Но накапливаясь годами, в финансовом выражении может обернуться предметом споров между теплоснабжающими организациями и их клиентами.

Узаконивание в правилах учета тепловой энергии состава теплосчетчика призвано защитить потребителей и поставщиков тепловой энергии от возможных спорных ситуаций.

С метрологической и юридической точки зрения теплосчетчик с датчиками давления имеет явные преимущества.

Какой вариант лучше для потребителя?

Что скорее возникнет у потребителя - сомнения в достоверности методов расчетов или недовольство обязательной покупкой дополнительного оборудования в виде датчиков давления, без которых, вроде как, вполне можно обойтись?

Окупит ли экономия на точности измерений стоимость дополнительно установленных датчиков давления? Теоретический ответ вряд ли удовлетворит. Чтобы дать ответ, основанный на практике, потребовалось бы оснастить узлы учета несколькими теплосчетчиками:

• отечественными с датчиками давления
• отечественными без дополнительных датчиков, в которых давления задаются константами
• европейскими приборами, которые не используют в расчетах значения давлений.

и сравнить результаты их измерений в долговременной перспективе.

Проведение подобных экспериментов маловероятно из-за их высокой стоимости и сомнительной целесообразности, т.к. на сегодняшний день оборудование всех узлов теплоучета датчиками давления - ОБЯЗАТЕЛЬНО в соответствии с постановлением Правительства РФ № 1034 от 18.11.2013г. Исключение - узлы учета в системах теплопотребления с тепловой нагрузкой до 0.1Гкал/час.