Kamstrup - данська синонім якості лічильників тепла

В останні десятиліття теплолічильники здійснили справжній технологічний прорив. Панівний ультразвуковий принцип вимірювання, якому виповнюється зараз майже 25 років, визнаний найкращою технологією.

Тим не менш, це принцип продовжує неухильно і послідовно вдосконалюватися виробниками приладів. Пропонуємо розглянути, в якому напрямку вдосконалюється і покращується стабільність і надійність вимірювань на сьогоднішній день.

З тих пір, як в 1956 році був вперше випущений механічний теплолічильник Kamstrup, технологія вимірювання теплової енергії вчинила кілька революційних злетів. У 1974 році на ринку з'явився електронний обчислювач з електромеханічним рахунковим пристроєм, а в 1984 році його змінив повністю електронний обчислювач з РК-дисплеєм, платиновими термометрами опору і літієвою батареєю — але обсяг все ще вимірювався механічним витратоміром. Після декількох років конструкторських робіт Kamstrup випускає перший ультразвуковий витратомір в 1991 році; зараз вже четверте покоління ультразвукових витратомірів випускається на повністю автоматизованому виробництві р. Скандерборге, Данія. Ультразвуковий метод вимірювання виявився дуже надійною і перспективною технологією і з 1991 року неодноразово удосконалювався.

Сучасний лічильник теплової енергії

Основний принцип роботи теплолічильника залишається незмінним з часу випуску першого ультразвукового приладу, але в останнє десятиліття деякі виробники лічильників тепла і охолодження внесли в конструкції своїх приладів обліку значні удосконалення. Зрослі потреби у віддаленому зчитуванні показань прискорили поширення ультразвукових лічильників і закріпили конкурентні переваги цього типу лічильників у порівнянні з звичайними механічними; ультразвукові лічильники мають всі регістри даних, які необхідні для включення лічильників у сучасні системи зчитування.

Розвиток технології вимірювання.

З моменту початку експлуатації ультразвукових лічильників жодна технологія не показала себе краще, але, тим не менш, поле для вдосконалення ще залишається, тому останнє покоління лічильників дороблено в декількох напрямках. Для ілюстрації наведемо приклади — по-перше, робота над підвищенням стабільності вимірювань постійно триває, а по-друге, в минулі роки широко обговорювався вплив збурень потоку на вимірювання, т. к. турбулентності у вимірювальному відрізку можуть впливати на якість ультразвукового сигналу. По-третє, споживана потужність знижена завдяки сучасній елементній базі і протоколів передачі даних.

Стабільність вимірювань

З тих пір, як ультразвуковий метод вимірювань став широко використовуватися в багатьох країнах, багато дослідницькі ресурси були спрямовані на забезпечення стабільності вимірювань. Стабільності і точності вимірювань, які є основною особливістю ультразвукових лічильників, приділяється пильна увага органів стандартизації і команд розробників. Розробниками постійно проводяться різні тести, посилюються стандарти і виробляються удосконалення приладів. Для забезпечення стабільності вимірювань витратоміри проходять процедуру схвалення згідно стандарту EN 1434; з плином часу цей стандарт теж змінюється.
Ще в 1997 році робоча група, відповідальна за EN 1434, вирішила розширити тест на стабільність вимірювань витратомірів — ввести тест тривалістю 2400 год, відповідний розширеним випробувань, які проводяться Робочою групою центрального теплопостачання Німеччини (AGFW). Спочатку тест на стабільність вимірювань в EN 1434 полягав у тестуванні витратоміра протягом 300 год при максимальній витраті qs (подвійний номінальний витрата) і максимальній допустимій температурі. Зараз цей тест тривалістю 300 год — додатковий тест, а основний тест триває 2400 ч. Майбутня редакція EN 1434 буде мати альтернативний тест на стабільність вимірювань тривалістю 4000 год із змінами навантаження, які будуть відбуватися значно частіше. Однак в останньому тесті не враховується фактор акселерації.
 

Також нещодавно розширений тест AGFW тривалістю 4800 год доповнено тестом на абразивну стійкість. Вода в тепломережах містить різні частинки та іонні з'єднання, які можуть взаємодіяти з деталями датчика витрати. Мінеральний магнетит найбільш критичний для лічильників, так як може утруднити обертання крильчатки механічних лічильників і осідати на стінках ультразвукових приладів, заважаючи проходження ультразвукового сигналу.
У попередніх процедурах тестів AGFW використовувалася звичайна мережева вода з Гамбурзької тепломережі, тепер у неї додається від 400 до 500 г/л магнетиту. В результаті деякі типи датчиків витрати після тесту мають помітні сліди зносу, в той час як інші практично їх не мають. Це відображено в останньому тестовому звіті від AGFW в 2009 році.
У цьому ключі ультразвукова технологія вимірювання, в якій якість акустичного сигналу має велике значення, теж не стоїть на місці. Протягом 1990-х років Kamstrup проводив неодноразові випробування експлуатованих витратомірів за програмою вибіркового тестування, яка є обов'язковою в Данії. У 1999 році після аналізу результатів цих тестів вимірювальна трубка витратомірів стала виготовлятися з композитних матеріалів. Відображають властивості поверхні зі сталі значно змінюються при поступовому виникненні на ній покриття-плівки, осідаючого з теплоносія. Навпаки, акустичні властивості композитного матеріалу не змінюються з плином експлуатації лічильника. Таким чином, запобігає дрейф.

Запобігання впливу турбулентності потоку

Турбулентності потоку також впливають на точність вимірювань. Вони зазвичай виникають після двох або більше вигинів трубопроводу в різних площинах, запобігти їх появі практично неможливо. У версії EN 1434 від 2007 року з'явився тест на стійкість до турбулентностям. Цей тест включений також у стандарт по водосчетчикам EN 14154-3. Точність пристрою вимірювання об'єму сильно залежить від профілю потоку всередині витратоміра. Тому протягом тривалого періоду часу розробники Kamstrup концентрували зусилля на моделюванні реальних дослідах по цій темі. У 2005 році була подана патентна заявка на композитну вимірювальну трубу з формувачем потоку.
З впровадженням цього винаходу лічильники навіть при відсутності прямих ділянок на вході проходять тест на стійкість до турбулентностям з EN 1434. Додатково з'ясувалося, що розбіжність графіків похибок, які можуть виникнути із-за різних позицій при установці приладів на тестовий стенд, зводяться до мінімуму завдяки формирователю потоку. Якщо при тесті кілька лічильників встановлюються в ряд на один трубопровід, на свідчення останніх приладів зазвичай сильно впливають турбулентності, створювані першими приладами. Цю проблему вирішує використання формувача потоку.

Зниження споживаної потужності

Іншим серйозним удосконаленням є зниження споживаної теплолічильниками електроенергії, досягнуте оптимізацією ультразвукової та мікропроцесорної технології. Напр., для ультразвукових лічильників тепла MULTICAL® 402 з батарейним харчуванням зниження енергоспоживання означає відповідне збільшення терміну служби батареї. Також зниження енергоспоживання досягається оптимізацією передачі даних. У 2009 році Kamstrup подав патентну заявку на новий метод бездротової передачі даних, що використовує інноваційний енергозберігаючий алгоритм, який дає можливість передавати дані, використовуючи дуже мало енергії. Цей метод став пізніше вільно доступний всім зацікавленим сторонам і зараз описаний як Mode C1 у попередньої версії стандарту prEN 13757-4 від січня 2011 року.
Зараз, завдяки вдосконаленням у різних областях, термін служби батареї може досягати 16 років для комплектного теплолічильника Kamstrup Multical 402, що здійснює передачу даних і ультразвукові вимірювання.

Нові ринки

Так як ультразвукова технологія вимірювання за останні 25 років отримала загальне визнання як найбільш надійного методу вимірювань витрати в теплоучете, логічно було випробувати цю технологію в суміжних областях — обліку охолодження та обліку води. В останні 10 років ультразвукові лічильники активно використовуються для обліку охолодження. Технологія дозволяє використовувати один і той же прилад для обліку тепла і охолодження, що працює в водяних системах з температурами від 2 до 130 °C. При цьому лічильники охолодження необхідно захистити від конденсату, наприклад, затока силіконовий гель в корпус витратоміра ULTRAFLOW. У будівлях, де трубопровідна система взимку використовується для опалення, а влітку для охолодження, для комбінованого обліку тепла і охолодження досить одного лічильника.

Завдяки ультразвуковим лічильників охолодження Kamstrup вийшов на нові ринки. У всьому світі зараз енергоефективність актуальна у зв'язку із зростанням потреб в енергії. На середньому Сході і південно-сході Азії центральне охолодження є дуже ефективною формою розподілу енергії. І тут застосовується досвід країн Північної Європи в галузі центрального теплопостачання.

Прикладом амбітної політики енергоефективності на державному рівні служать Сінгапур, Малайзія, Індія, які на законодавчому рівні вирішили здійснювати дружнє природі будівництво за програмою «Зеленого Дому». Серед іншого, ця програма передбачає обов'язковий облік енергії в усіх новозбудованих недержавних будівлях. Ринки Південно-східної Азії також представляють інтерес, оскільки фінансова криза не особливо сильно на них вплинув і зараз ці ринки показують стрімке зростання з відповідним зростанням рівня життя і цін на нерухомість. Такий розвиток тягне за собою потребу в інтелектуальному управлінні енергоспоживанням. Тому логічним кроком для Kamstrup було відкриття офісів в Сінгапурі, Китаї та Індії. Цікавий зразковий проект, що відображає можливості зростаючих економік — «Марина Бей Сандс». Новий комплекс в Сінгапурі (торговий центр, казіно і готель під одним дахом) оснащений тисячею лічильників Kamstrup, вимірюють електроенергію, водопостачання та охолодження. Всі лічильники об'єднані в єдину мережу зчитування показань M-Bus. Ще в 2006 році Kamstrup відкрив офіс в Дубаї, який служить мостом до всього Середнього Сходу, який налічує понад 50 зразкових проектів в основному з обліку охолодження. В цьому регіоні Kamstrup часто виступає консультантом завдяки багаторічному досвіду компанії, так як на нових ринках стандарти для вимірювальних систем просто відсутні. Тому і водяні теплові лічильники Kamstrup, мають документально підтверджену репутацію, служать еталоном. Зазначимо також, що навіть у північних країнах, таких як Фінляндія і Швеція, системи охолодження стають популярними в якості ефективного засобу передачі енергії в торгових центрах, офісних будівлях і музеях.

Вимірювання водоспоживання

Еще более важной областью для внедрения ультразвуковых счетчиков является измерение потребления питьевой воды. Потребность в долговременно стабильных и точных счетчиках воды увеличивается с ростом цен на воду, заинтересованности потребителей в точных расчетах и спросом на удаленное считывание показаний. В странах вроде Дании годовой счет семейного дома за воду сравним по сумме со счетом за отопление. В Германии текущие дебаты показывают растущую заинтересованность потребителей в точном измерении водопотребления. В глобальном масштабе рост населения ведет к истощению водных ресурсов. Просматривается тенденция: почти везде вода становится редким и драгоценным ресурсом; и в комбинации с часто неэффективными системами распределения, поставщики воды сталкиваются с проблемами, которые хотя бы частично могут быть решены с помощью интеллектуальных ультразвуковых счетчиков воды.
Стабильность и точность измерений, определение утечек, удаленное считывание показаний и точная диагностика с помощью обширных архивов — наиболее важные функции, предоставляемые новыми водосчетчиками поставщикам воды. Поставщики воды стремятся наладить эффективное обслуживание потребителей и предотвратить потери в сетях, и потребность в достоверной информации растет — вместе с интересом к ультразвуковой технологии. Прогнозируемое будущее однозначно ассоциируется именно с такой концепцией.