Wodomierze i ciepłomierze

W nowoczesnych wodomierzach i ciepłomierzach stawia się na odporność na wpływ czynników zewnętrznych, które zakłócają wynik pomiaru. Interesujące rozwiązanie stanowi możliwość zdalnego odczytu, dzięki bezprzewodowym interfejsom komunikacyjnym.

Oferowane na rynku wodomierze dzieli się na mokrobieżne, suchobieżne, hybrydowe/ półsuche (z liczydłem zanurzonym w roztworze gliceryny), przemysłowe, a także sprzężone i kątowe. Inna klasyfikacja dzieli wodomierze na jedno- i dwustrumieniowe oraz objętościowe. Biorąc pod uwagę konstrukcję można nabyć modele z pionową lub poziomą osią wirnika oraz z tłokiem, który występuje w wersjach objętościowych. Wodomierze pod względem dokładności, a co się z tym łaczy, klasy metrologicznej dzieli się na modele od „A” (najniższa) do „D” (najwyższa). Zgodnie z dyrektywą unijną (MID) od 2015 r. klasy metrologiczne zostaną zastąpione współczynnikiem R. Parametr ten stanowi stosunek przepływu od Q3 do Q1, gdzie Q max – maksymalny (przeciążeniowy) strumień bjętości, Q3 – ciągły strumień objętości, Q2 – pośredni strumień objętości, Q1 – minimalny strumień objętości. Ciepłomierz licznik ciepła) to jak wiadomo całkujący przyrząd pomiarowy, który jest przeznaczony do pomiaru ilości przepływającej energii cieplnej. Na typowe urządzenie składają się moduły takie jak licznik wolumetryczny (objętościowy) lub ultradźwiękowy pomiaru objętości przepływającego czynnika grzewczego, czujniki pomiaru temperatury zasilania i powrotu czynnika grzewczego oraz cyfrowy układ przeliczający mierzone wartości na ilość przepływającego ciepła.

Wodomierze

Najprostsze modele wodomierzy o urządzenia jednostrumieniowe suchobieżne z napędem magnetycznym, przeznaczone do pomiaru wody zimnej (maks. 30 °C) lub ciepłej (maks. 90 °C). Korpus jest najczęściej wykonany z tłoczonego mosiądzu. Dla zabezpieczenia przed zewnętrzną ingerencją mechaniczną uwzględnia się wzmocnioną konstrukcję mechanizmu zliczającego. Bezpośredni odczyt bazuje na 8 rolkach numerycznych, z tego 5 (czarnych) służy do wskazywania metrów sześciennych a 3 (czerwone) są przeznaczone do obliczania podwielokrotności. W niektórych modelach przewidziano urządzenie do tłumienia nadciśnień, które mogą być spowodowane chociażby uderzeniami wodnymi lub mrozem.

Oczywiście nie obejdzie się bez rozwiązań zapewniających ochronę przed próbami „oszukania” wodomierza. Niejednokrotnie są uwzględniane dodatkowe zabezpieczenia antymagnetyczne, takie jak 4-polowy magnes, wzmocniony ekran antymagnetyczny czy też specjalna antymagnetyczna turbina. Podstawy w zakresie ochrony przed działaniem pola magnetycznego są określone w normie PN-EN 14154. Istnieje możliwość zamontowania wodomierza zarówno w pozycji poziomej z liczydłem skierowanym ku górze, jak i w pozycji pionowej z liczydłem skierowanym na bok.

W konstrukcji wodomierzy przyjmuje się podział na część mokrą z przyrządem pomiarowym i suchą z mechanizmem zliczającym. Niektóre wodomierze cechuje wtopiony kamień szafirowy lewitującego łożyska, minimalizujący opory hydrauliczne. Kalibracja może być wykonana przez obrót pokrywą górną części hydraulicznej. Przydatne rozwiązanie stanowi filtr na wlocie wody.

Ciepłomierze

Najprostsze ciepłomierze to urządzenia mechaniczne. Znajdują one zastosowanie jako liczniki ciepła w mniej rozbudowanych instalacjach. Nowoczesne modele bazują na technologii ultradźwiękowej. Najważniejsze funkcje, jakie są realizowane przez ciepłomierze, to pomiar zużycia energii cieplnej oraz zapamiętanie danych rozliczeniowych (miesięcznych i rocznych). W sposób automatyczny diagnozuje się usterki i błędy w pracy urządzenia. Niektóre modele pozwalają na przeprowadzenie testu, odczytu usterek i wyników pomiarów za pomocą złącza optycznego. Wszelkie zakłócenia są rejestrowane w dziennym liczniku zdarzeń. W nowoczesnych modelach uwzględniono specjalny wewnętrzny profil, dzięki któremu obniża się wrażliwość licznika na zanieczyszczenia przy zwiększeniu dokładności pomiaru. Przydatne rozwiązanie stanowi rejestrowanie i sygnalizowanie zanieczyszczeń w instalacji. Na uwagę zasługuje brak ruchomych części, co zdecydowanie wydłuża trwałość urządzenia.

Niektóre modele cechuje dynamika pomiaru qp/qi 1:250 w klasie 2 (qp 1,5/2,5 oraz 6,0 m3/h). Standardowo dokładność pomiaru spełnia wymogi normy EN 1434 (klasa 2). Należy podkreślić, że wymiana elementu pomiarowego odbywa się bez konieczności demontażu sond ultradźwiękowych. Zasilanie bazuje na baterii lub zasilaczu sieciowym.

Wodomierze objętościowe

W wodomierzach objętościowych uwzględnia się konstrukcje bazujące na tworzywach sztucznych, których gęstość jest zbliżona do gęstości wody. Tym sposobem może być mierzony przepływ strumieni o niewielkiej objętości. Tłok jest najczęściej wykonany z materiału kompozytowego. Zyskuje się więc dobrą jakość powierzchni i odpowiednią masę.

W komorze pomiarowej, gdzie pracuje tłok, wyeliminowano tarcie, przez co uzyskano trwałość urządzenia. Zanieczyszczenia mechaniczne są wstępnie filtrowane za pomocą sita umieszczonego w króćcu wlotowym. Druga filtracja jest przeprowadzana poprzez filtr zabudowany w komorze pomiarowej. Cząstki o niewielkich rozmiarach mogą swobodnie przepływać bez narażenia elementów pomiarowych na uszkodzenie. Właściwość w tym zakresie uzyskano dzięki elastycznemu sworzniowi, który umożliwia przepływ cząstek między tłokiem a komorą. Tłok ma więc zapewnioną ochronę przed zarysowaniami. Wszystkie mechanizmy są umieszczone w części suchej liczydła.

Podzielniki ciepła

Mówiąc o pomiarze energii cieplnej warto wspomnieć o podzielnikach ciepła. Nowoczesne modele to urządzenia elektroniczne, które bazują na pomiarze temperatury powierzchni grzejnika i pomieszczenia. Test poprawności działania podzielnika można przeprowadzić bez ściągania urządzenia z grzejnika. Rejestracja ilości pomiarów w przedziałach temperatur grzejnika i otoczenia eliminuje zliczanie ciepła pochodzącego na przykład z kominka czy też elektrycznego źródła ciepła.

 

Do dyspozycji użytkownika pozostaje wyświetlacz informujący między innymi o aktualnym zużyciu jednostek, pobranym cieple z poprzedniego okresu rozliczeniowego oraz średniej temperaturze grzejnika i otoczenia w ostatnim przedziale czasowym. Istotną rolę w funkcjonalności podzielników ciepła odgrywają tzw. okresy uśpienia, w których zużycie ciepła nie jest naliczane. Mowa przede wszystkim o porze letniej. W nowoczesnych urządzeniach przewiduje się złącze pozwalające na zdalny odczyt.Ważne jest aby podzielnik został zainstalowany w odpowiednim miejscu. Najczęściej jest to 1/3 wysokości grzejnika. Tym sposobem uwzględnia się niedogrzanie dolnych partii grzejnika przy niwelowaniu błędów wynikających z jego przewymiarowania. Przydatne rozwiązanie stanowi automatyczna transmisja danych w dowolnie wybranych i zaprogramowanych okresach rozliczeniowych. Rzecz jasna są monitorowane wszelkie stany uszkodzenia lub próby manipulowania przy podzielniku.

Na odległość

Nowoczesne systemy elektroniczne pozwalają na zdalny odczyt i ewidencjonowanie poboru wody z instalacji. Na rynku oferuje się dwie możliwości przesyłu informacji – radiową i magistralową. Systemy przesyłu danych opierają się na typowych standardach transmisyjnych, stąd też w razie potrzeby aplikacja może być rozbudowana o kolejne komponenty. Magistrala radiowa Wireless MBUS RADIO jest więc zgodna z normą PN-EN13757, a magistrala MBUS LINE spełnia wymagania norm PN-EN13757 i PN-EN1434-3. Po stronie użytkownika na system zdalnego odczytu składa się wodomierz i nakładka radiowa lub MBUS. Dla inkasenta z kolei jest istotny moduł radiowy lub magistralowy oraz odbiornik z oprogramowaniem. Inkasent za pomocą podręcznego komputera PC i odbiornika odczytuje dane z nakładek wodomierzy, zyskując informacje o użytkowniku o wskazaniach jego wodomierza. Specjalistyczne oprogramowanie w sposób kompleksowy zarządza danymi. Są więc przechowywane informacje o numerze seryjnym wodomierza oraz dacie ostatniego odczytu.

Z pewnością przydatne okażą się obszerne możliwości w zakresie analizy poboru wody. Oprogramowanie jest więc w stanie obliczyć pełny rozbiór wody (w m3), zużycie wody za ostatnie 13 miesięcy oraz rozbiór wody przepływu wstecznego w ostatnim określonym okresie rozliczeniowym. Oprogramowanie analizuje transmisję danych w przyjętym przedziale czasowym oraz próby oszustwa poprzez przyłożenie magnesu neodymowego. Inkasent w oparciu o aplikację komputerową jest w stanie zdiagnozować przekroczenie maksymalnego przepływu, zdjęcie modułu komunikacyjnego oraz niski poziom baterii. Pozyskane dane mogą być eksportowane w postaci pliku csv. Są również oferowane systemy, które bazują na przesyle danych za pomocą sieci GSM. Nowoczesne rozwiązania w zakresie odczytu wskazań uwzględnia się zarówno w odniesieniu do wodomierzy jak i ciepłomierzy. W ramach podsumowania warto dodać, że zgodnie z przepisami metrologicznymi, które wydał Główny Urząd Miar, ciepłomierze i ich części składowe podlegają obowiązkowi legalizacji. Czynności związane z legalizacją są przeprowadzane przez uprawnionego pracownika GUM. Pozytywne przejście określonej procedury potwierdza nałożona na urządzenie plomba legalizacyjna. Najczęściej przybiera ona formę naklejki lub ołowianej plomby. Warto również zwrócić uwagę na wodomierze ultradźwiękowe.

Jak działają urządzenia tego typu? Ich zasada działania bazuje na wysyłaniu sygnałów dźwiękowych w kierunku przepływu i odwrotnie. Różnica czasu między dwoma sygnałami może być przekształcona na prędkość przepływu, a następnie na objętość. Typowy wodomierz ultradźwiękowy składa się z dwóch części. Jedna z nich to element przepływowy z przetwornikami ultradźwiękowymi zaś drugą jest integrator zawierający elektronikę i moduł komunikacyjny. W niektórych modelach obie części są umieszczone w jednej obudowie. Tym sposobem zyskuje się nie tylko bardziej kompaktową konstrukcję urządzenia, ale i wyższy poziom ochrony. Oferowane na rynku wodomierze niejednokrotnie stanowią mikrokomputery z obszernymi możliwościami funkcjonalnymi. Wykrywanie przecieków, pamięć, możliwość podłączenia sygnału do przekaźnika oraz oczywiście wymiana danych z urządzeniem nadrzędnym to tylko podstawowe przykłady w tym zakresie.

Adam Jezierski