Способ, измерительное устройство и оборудование для местного определения затрат на обогрев
Изобретение относится к области приборостроения и может найти применение в системах учета стоимости отопления на основе разности температур между источником тепла и комнатной температурой. Технический результат - повышение точности. Для достижения данного результата сначала определяется средняя по времени температура в течение заданного периода времени, который является общим как для датчика температуры источника тепла, так и для измерителя комнатной температуры. Предусмотрен сенсор температуры, который передает свой сигнал в измерительный усилитель. Все измерения складываются и делятся на число измерений начиная с предопределенной исходной точки. Результат может показываться или передаваться по проводам или беспроводным путем из усилителя. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 4 ил.
Настоящее изобретение относится к способу измерения потребления тепла в комнате, в здании, где измерение включает в себя измерение разности температур между источником тепла и комнатой соответственно.
В течение многих лет известно вычисление потребления тепла на основе разности температур между источником тепла и комнатной температурой.
Таким образом, хорошо известно вычисление испускаемого тепла от радиатора как
Q=KΔtexp.k,
где K и k представляют собой константы.
Посредством суммирования Δt может определяться потребление тепла в течение заданного периода времени.
Например, публикация патента Германии №4409185 говорит о датчике температуры, где используются средняя температура радиатора и средняя температура в комнате.
Целью настоящего изобретения является создание способа измерения потребления тепла, где потребление тепла может точно измеряться в течение заданного периода времени и таким способом, который является как надежным, так и недорогим по сравнению с современным уровнем техники.
Эта цель достигается тем, что средняя по времени температура вычисляется непрерывно и хранится в течение предопределенного, заданного периода времени, где потребление тепла вычисляется как разница между средней по времени температурой источника тепла и средней по времени температурой для комнаты.
При упоминании выше современного уровня техники необходимо подчеркнуть в этом контексте, что средние температуры, рассматриваемые в описании патента, относятся к температуре в месте, которое физически представляет среднюю температуру. Например, будет известно, что усредненная температура радиатора может измеряться примерно на 66% выше радиатора, и, соответственно, опыт и стандарты показывают, как измеряется усредненная температура комнаты. Эти значения не нужно путать с вычислением средней температуры по времени, как в случае настоящего изобретения.
В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления, датчик температуры располагается на радиаторе, и датчик температуры располагается в комнате, на некотором расстоянии от радиатора, для измерения комнатной температуры. В настоящее время производство электроники для вычисления и хранения среднего по времени значения является очень недорогим, при этом возможно, например посредством электронной считывающей головки, считывать среднюю по времени температуру в течение определенного периода времени. Посредством считывания среднего по времени значения для измерителя на источнике тепла и измерителя для комнатной температуры, измеряемого в течение идентичных периодов времени, возможно нахождение значения потребляемого тепла.
В настоящее время хорошо известно преимущество использования нескольких измерителей температуры, и они могут соединяться друг с другом либо посредством проводной сети, либо посредством радиосоединений. Проводная сеть является дорогой при установке, а радиосоединения также увеличивают стоимость и при этом вносят вклад в повышение уровня электромагнитного излучения в жилых квартирах. Кроме того, хорошо известной проблемой является необходимость конфигурирования ряда устройств для осуществления того, чтобы они находились в сообщении друг с другом в здании без их отрицательного воздействия на другие соответствующие устройства в здании.
Все указанные выше недостатки устраняются с помощью измерения средней по времени температуры, для температуры в комнатном сенсоре и в измерителе на радиаторе, благодаря чему нет необходимости в том, чтобы эти два измерителя находились в сообщении друг с другом, когда вычисление тепла основывается на разности между средними по времени значениями для двух измерителей.
Настоящее изобретение также относится к датчику температуры, содержащему сенсор температуры для снабжения информацией о температуре, и содержащему электронную схему для обработки информации о температуре.
Датчик температуры отличается тем, что схема содержит средства для хранения данных, для хранения средней по времени температуры в течение заданного периода времени и содержит средства для переноса средней по времени температуры в другую электронную схему.
Устройство для распределения стоимости обогрева индивидуальных комнат в здании может содержать два таких датчика температуры, где один датчик температуры располагается на источнике тепла для измерения его средней по времени температуры, в то время как другой измеритель располагается в комнате для измерения средней по времени температуры в комнате.
Предпочтительно измеритель для измерения средней по времени температуры в комнате располагается на некотором расстоянии от измерителя для измерения температуры источника тепла, но в соответствии с одним из вариантов осуществления дополнительный измеритель температуры в комнате может также предусматриваться рядом с измерителем температуры источника тепла. Объединение двух таких измерителей на радиаторе известно из международной публикации заявки на патент WO 97/22863 и имеет множество преимуществ, но имеет также тот недостаток, что потребители могут манипулировать результатом измерения, например, прикрывая измеритель изолирующим материалом, при этом Δt между двумя измерителями становится малой. Однако посредством объединения их с конкретным сенсором в комнате такая возможная манипуляция устраняется.
Другим преимуществом установки в соответствии с настоящим изобретением является то, что становится возможным отображение средней по времени температуры для комнаты и для источника тепла соответственно для потребителей, которые, тем самым, получают возможность непрерывного отслеживания их потребления тепла, в то время как известное суммирование Δt не дает потребителям никакой полезной информации.
Настоящее изобретение будет объясняться дополнительно с помощью следующего далее описания ряда вариантов осуществления, будут упоминаться чертежи, где
Фиг.1 показывает первый вариант осуществления расположения в соответствии с настоящим изобретением;
Фиг.2 показывает блок-схему для описания способа в соответствии с настоящим изобретением;
Фиг.3 схематически показывает компоненты одного из вариантов осуществления измерителя в соответствии с настоящим изобретением;
Фиг.4 показывает альтернативный вариант осуществления оборудования в соответствии с настоящим изобретением.
Фиг.1 показывает комнату в жилом доме, имеющую стены, пол и потолок. В стенке 1 предусматривается окно 2 и под ним предусматривается источник тепла в форме радиатора 3. Отметим, что настоящее изобретение не ограничивается конкретным источником тепла. Например, в такой же степени может использоваться газовый радиатор. Таким образом, абсолютно неважно, нагревается радиатор посредством электричества или водяной центральной отопительной системой.
На радиаторе 3 устанавливается датчик температуры 4, который, способом, известным, как таковой, содержит сенсор, находящийся в теплопроводящем контакте с радиатором и содержащий электронные схемы для осуществления вычислений и хранения информации от сенсора. Как правило, измеритель 4 располагается на высоте, соответствующей 66% от высоты радиатора, опыт показывает, что такое расположение позволяет измерять температуру, которая равна средней температуре на поверхности радиатора. Это также означает, что способом, известным, как таковой, можно вычислять мощность, испускаемую радиатором как:
Q=KΔtexp.k,
где K и k представляют собой константы,
Δt представляет собой разность между средней температурой радиатора и комнатной температурой. Температура комнаты изменяется на несколько градусов от пола до потолка, в зависимости от конвекции, вентиляции и тому подобного, и является важным, где именно располагается измеритель комнатной температуры. Типичное расположение представляет собой примерно на 1 м от пола и не на наружных стенках. Например, комнатный сенсор может быть предусмотрен, как показано посредством комнатного сенсора 5 на фиг.1.
Фиг.2 представляет собой блок-схему, показывающую принцип в соответствии с настоящим изобретением. Процессы вычисления, имеющие место в блоках 6 и 7, осуществляются посредством электронных схем в измерителе 4. Вычисления в блоках 8 и 9 имеют место посредством электронных схем в комнатном сенсоре 5, в то время как вычисления, появляющиеся из блоков 10 и 11, выполняются, как правило, в месте, ином, чем измерители 4 и 5.
Посредством сенсора в измерителе 4 можно измерять среднюю температуру радиатора, преобладающую в любой момент времени, то есть текущую температуру радиатора, измеренную на 66% его высоты, как указано ранее. В соответствии с настоящим изобретением, получается среднее по времени значение температуры радиатора, измеренное в течение заданного периода времени. Это может обеспечиваться, например, посредством мгновенных измерений, осуществляемых для средних температур радиаторов, раз в минуту; и посредством складывания всех измерений и деления на количество минут, прошедших с момента начала, определяется среднее по времени значение средней температуры радиатора. Таким образом, среднее по времени значение представляет собой вычисленное значение, которое в каждый момент сохраняется в измерителе 4 и которое, по желанию, может быть показано потребителю.
В блоке 8 осуществляются измерения комнатной температуры, которые также могут осуществляться, например, раз в минуту; и посредством складывания измерений и деления на количество минут, прошедших с момента начала, в блоке 9 получают среднее по времени значение для комнатной температуры, начиная с τ=0.
Теперь может быть вычислено потребление тепла, как показано в блоках 10 и 11. Сначала Δt вычисляется как разность между двумя средними по времени температурами от блоков 7 и 9, в этом контексте является, разумеется, важным, что значения вычисляются в течение одного и того же периода времени. Формула вычисления представлена в блоке 11.
Вычисления в блоках 10 и 11 могут осуществляться с помощью различных физических способов.
Первый способ может состоять в том, что имеется отдельное электронное считывающее устройство, которое, когда оно находится вблизи измерителя 4 и/или 5, способно получать данные беспроводным способом. Поскольку является возможным удерживать считывающую головку вблизи измерителей, способ передачи, как правило, может осуществляться посредством инфракрасного света. Вместо считывающего устройства для измерителя, которое ранее должно было считывать данные измерителя на радиаторе, все, что необходимо теперь - это удерживать головку электронного измерителя вблизи сенсоров радиатора и комнаты.
Другой способ заключается в снабжении измерителей 4 и 5 таким мощным радиопередатчиком, чтобы они могли посылать сигналы в центр, который является общим для всего жилого дома. При этом процедура считывания делается совершенно излишней, но в свою очередь измерители становятся более дорогостоящими. Для малых установок было бы предпочтительным использование считывающей головки, которая находится рядом с измерителями, при этом является возможным их производство с очень низкими затратами. Другим образом было бы невозможным создание этих преимуществ без вычисления среднего по времени значения, как делается в соответствии с настоящим изобретением.
Третий способ, который может использоваться в очень больших жилых домах, где уже установлена проводная сеть передачи данных, представляет собой ее использование вместе беспроводной передачи информации о температуре.
Фиг.3 показывает блок-схему измерителя в соответствии с настоящим изобретением для осуществления способа, описываемого выше в контексте фиг.2.
Измеритель 12 содержит сенсор температуры 13, который располагается в прямом контакте с поверхностью радиатора и конфигурируется для испускания сигнала для измерительного усилителя 14. Через заданные интервалы, например, раз в минуту или каждые десять минут результат измерения от сенсора 13 прибавляется в блоке 15, после чего, в блоке 16, осуществляется деление на количество временных интервалов, прошедших с начала заданного периода времени. Результат хранится в памяти и может показываться на дисплее 17 и/или направляться в усилитель 18, который, посредством антенны или инфракрасного светодиода 19, может передавать информацию о среднем по времени значении, сохраняемом в любой момент времени для измерения температуры. В случае, когда среднее по времени значение показывается на дисплее 17 и это делается как для температуры радиатора, так и для комнатной температуры, потребитель может сам проследить, как увеличивается счет за обогрев со временем.
Вариант осуществления установки в соответствии с настоящим изобретением, показанный на фиг.4, содержит, в дополнение к тому, что показано и описано в контексте фиг.1, дополнительный комнатный сенсор 20. Является известным, например, из международной публикации заявки на патент WO 97/22863, использование комнатного сенсора, установленного на радиаторе, но изолированного от него, при этом является возможным измерение комнатной температуры. В принципе, можно не использовать комнатный сенсор 5, который показан как на фиг.1, так и на фиг.3, но посредством использования только измерителей температуры радиатора и комнаты, которые, оба, располагаются на радиаторе, устраняется возможность для потребителей манипулирования измерением. Например, если покрывать комнатный сенсор на радиаторе одеялом или чем-либо подобным, комнатный сенсор будет, вместо этого, измерять температуру, которая примерно соответствует температуре радиатора, при этом измеренная Δt - как мгновенная, так и среднее значение для данного периода времени - будет очень малой. Посредством добавления комнатного сенсора 5, как показано на фиг.4, является возможным также принять во внимание этот тип проблем, поскольку будет понятно, что в соответствии с настоящим изобретением средняя по времени температура непрерывно обновляется во всех измерителях 4, 5, 20.
1. Способ измерения потребления тепла в комнате, в здании, в котором измерение включает в себя измерение разности температур между источником тепла и комнатой соответственно и включает вычисление испускаемого тепла от источника тепла в зависимости от указанной разности, отличающийся тем, что средняя по времени температура измеряется для указанного источника тепла и комнаты соответственно в течение одного и того же заданного периода времени; и что потребление тепла в течение указанного периода времени вычисляется на основе указанных двух средних по времени температур.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что измерители температуры располагаются вблизи источника тепла и на некотором расстоянии от него соответственно.
3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что сенсор комнатной температуры располагается вблизи измерителя температуры источника тепла.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что средние по времени температуры считываются по отдельности.
5. Способ по п.1, отличающийся тем, что средние по времени температуры считываются посредством электронной измерительной головки.
6. Способ по п.1, отличающийся тем, что информация, по меньшей мере, об одной средней по времени температуре переносится в место на некотором расстоянии от соответствующего места измерения.
7. Способ по п.6, отличающийся тем, что информация переносится посредством проводной сети.
8. Способ по п.6, отличающийся тем, что информация переносится без проводов.
9. Устройство для определения затрат на обогрев индивидуальных комнат в жилом доме, отличающееся тем, что содержит датчик температуры на соответствующем источнике тепла из источников тепла в отдельных комнатах, для измерения средней по времени температуры соответствующего источника тепла в течение одного и того же заданного периода времени, при этом средняя по времени температура хранится в средстве хранения данных датчика температуры, а также содержит дополнительный датчик температуры в каждой из комнат для измерения средней по времени температуры соответствующей комнаты в течение одного и того же заданного периода времени, при этом средняя по времени температура комнаты хранится в средстве хранения данных дополнительного датчика, а также содержит вычислительную схему для вычисления потребления тепла от каждого источника тепла на основе указанных соответствующих средних по времени температур.
10. Устройство по п.9, отличающееся тем, что датчик температуры для измерения средней по времени температуры комнаты располагается на некотором расстоянии от измерителя для измерения температуры источника тепла.
11. Устройство по п.9 или 10, отличающееся тем, что измерители конфигурируются для получения обмена данных через проводную сеть.
12. Устройство по п.9 или 10, отличающееся тем, что измерители конфигурируются для получения возможности обмена информации через радио соединение.
