Teknik Satış Eğitimi Isı Ölçümünün Temelleri March 2010 / Page 1
konular Isı sayaçları kimleri ilgilendirir? Isı sayacı nedir? Isı miktarı nedir? Isı miktarının hesaplanması. Bir ısı ölçümü modeli (teorik ve pratik değerlendirme). Hacim ölçümü Sıcaklık sensörleri Hesap ünitesi March 2010 / Page 2
Isı sayaçları ile kimler ilgilidir? Üreticiler: fikirler, Teorik ve pratik kesin çözümler, teknoloji, malzeme geri dönüşümü Ulusal hükümetler, Kanun koyucular: Yasal metroloji, Tüketici koruma, ve standartlar Teknik kişiler: kalibrasyon, teftiş, bakım Gaz tedarikçisi firmalar: Montaj, bakım, okuma, faturalandırma Müşteri servisi Müşteriler: Tüketim bazlı ısınma giderinden payına düşen miktarını öder Isı tesisatçıları: Isıtma sistemleri, (borular) Enerji tedarikçileri: (petrol, gaz, kömür, elektrik, alternatif/yenilenebilir enerji tedarikçileri) Tasarımcılar: Proje planlama: konstrüksiyon, düzenlemeler March 2010 / Page 3
Isı sayacı nedir? Bilimsel Tanım Bir ısıtma devresindeki ısıtma sıvısı ile alınan veya verilen enerji miktarını belirlemek için termal enerjinin ölçümünü yapan ölçü aletidir. Termal enerji ısı miktarı Isı değişim devresi ısıtma devresi / (havalandırma) Isıtma sıvısı genelde, su; fakat başka karışımlarda mümkündür, örneğin, su/glikol karışımları Verilen enerji ısı sayacı Alınan enerji soğutma sayacı March 2010 / Page 4
Isı sayacı nedir? Onay ile ilgili yasalara göre tanımı Isı sayaçları, ısı tüketiminin doğru ölçümü için onay alması- gereken ölçü aletleridir. Genel Prensip Isı sayaçları; ısıtma sistemi suyunun, ısı tüketicisine ulaştığında soğuması prensibi ile çalışır (örneğin, ısıtma radyatörlerinde veya yerden ısıtmalarda). Sıcaklık düşüşü ve sistemden geçen ısıtma sıvısı miktarı, ısı tüketimini verir. March 2010 / Page 5
Isı sayacı nedir? Başka bir deyişle: Isıtma veya soğutma enerjisinin doğru ölçümünü sağlayan sayaçlardır March 2010 / Page 6
Isı miktarı nedir? Isı miktarı; ısı çıkışı ve zamanın çarpımından elde edilen enerji miktarını ifade eden fiziksel bir terimdir. Isı miktarı: anında ve direkt ölçülemeyip başka fiziksel ölçüler kullanarak belirlenebileceği için, şu formül kullanılmalıdır: March 2010 / Page 7
Isı miktarının hesaplanması Q = V * (T gidis - T dönüs )* k Q = ısı miktarı V = ısıtma sıvısının hacmi (ör. Isıtma suyu) T gidiş = ısı sayacının gidiş akış sıcaklığı T dönüş = ısı sayacının dönüş akış sıcaklığı k = debi ölçer içindeki sıcaklığın bir fonksiyonu olarak yoğunluk ve ısıtma sıvısının entalpisine göre belirlenen ısı katsayısı [T, ϑ, Θ (Teta) Sıcaklık] March 2010 / Page 8
Isı miktarı birimleri Bir ısı sayacı ölçülen ısı enerjisini, watt-saat veya joule, veya bunların ondalık katları olan birimler ile gösterir. Watt-saat Wh kilowatt-saat kwh (= 1000 Wh) Megawatt-saat MWh (=1000 kwh) Joule J Mega Joule MJ (= 1 million joules) Giga Joule GJ (= 1000 MJ) dönüşüm faktörleri: 1kWh = 3,6MJ = 860kcal 1 cal = 4,1868 J = 1,163 10 3 W h March 2010 / Page 9
Isı ölçümü modeli (Bir ısı sayacı neler yapabilmeli?) March 2010 / Page 10
Hesap ünitesinin kurulumu March 2010 / Page 11
Hesap ünitesinin kurulumu March 2010 / Page 12
Isı sayacı bileşenleri Bu ölçüm prensibine göre sayaç üç bileşenden oluşur: Debi ölçerler, ısıtma veya soğutma sisteminden geçen hacmi hesaplar Sıcaklık sensörleri hatlar arasındaki sıcaklık farkını ölçer. Yukarıdaki verilerin, özellikle de ısı miktarının gösterimi ve değerlendirmesi için hesap ünitesi March 2010 / Page 13
Hacim ölçümü (domestic engineering) Hacim ölçümü, farklı ölçüm teknikleri ile yapılabilir: Evsel kullanımlarda hacim ölçümü; diğer ölçüm metotlarına göre genellikle daha ucuz ve kolay olduğu için çark taraması ile yapılır. Ticari kullanımlarda, hem çark ile hem de ultrasonik ölçüm kullanılır. Ultrasonik ölçümün kullanım sebebi özellikle yüksek dinamik oranlardaki hassasiyetidir. March 2010 / Page 14
Çarklı debiölçerler Sentetik malzemeden yapılmış çark, suyun akışı ile dönme hareketi yapacak şekilde yerleştirilmiştir ve bir pirinç gövdeye monte edilmiştir. Çarkın dönme sayısı, çark içinden geçen su hacmi ile doğru orantılıdır. Çarklı debi ölçerler, geometrilerine ve fonksiyonlarına göre iki kategoriye ayrılır: March 2010 / Page 15
Çarklı debi ölçer (Single-jet prensibi) March 2010 / Page 16
Çarklı debi ölçer (Multi-jet prensibi) March 2010 / Page 17
Woltman debi ölçer WP (paralel) WS (dikey) Nominal Debi: qp: 6m 3 /h ten 600m 3 /h e kadar Dinamik Oran WP: 1:50 den 1:100 e kadar WS: 1:100 den 1:400 e kadar Basınç kaybı: 2 x WP March 2010 / Page 18
Çarklı ölçüm Çark dönüş sayısını hesaplamak için birkaç farklı metot vardır: Kontakt su sayacı Manyetik çift: çark üzerine veya içine monte edilmiş bir mıknatıs, pirinç gövdenin dışına devir başına bir (reed) kontaktı kısa süreliğine kapatır. Diğer bir metot mekanik sayaca bir mıknatıs monte etmektir Bir kontaktın değeri, debi ölçerin müsaade edilebilir maksimum debisine bağlıdır March 2010 / Page 19
Reed kontakt March 2010 / Page 20
Elektronik çark tarama (Sönümleme prensibi) March 2010 / Page 21
Çark tarama SensoStar Algılama bobini March 2010 / Page 22
Ultrasonik Debi Ölçer qp 0,6 dan qp 60 m³/h e kadar Avantajları Hareketli parça yoktur düşük mekanik aşınma Düşük basınç kaybı Dezavantajları Ölçüm, hava kabarcıkları ve kir partiküllerinden olumsuz etkilenebilir Sıcaklığa bağlıdır Boru içindeki hızın dağılımına bağlıdır Kalibrasyon süresi sonunda bakım/onarım maliyeti yüksektir Nemden etkilenmeyen sensörlere ihtiyaç vardır March 2010 / Page 23
Sıcaklık sensörleri Platin (Pt) SMD - rezistörleri Platin ile elektriksel direnç ölçümü Standart olarak 0 C de 500 Ohm dirence sahip bir Pt500 kullanılır. Direnç, ısıtma sıvısının sıcaklığına bağlıdır March 2010 / Page 24
Sıcaklık sensörleri Platin (Pt) SMD - rezistörleri platinum layer (0.5 1.0 µm) in meandering pattern March 2010 / Page 25
Sıcaklık sensörleri Platin (Pt) SMD - rezistörleri Platinin elektriksel direnci: 0 C de 500 Ohm dirence sahip Pt500 0 C de 100 Ohm dirence sahip Pt100 SMD film rezistorlerinin avantajları: - Uzun süreli stabilite - küçük ölçülerle yüksek direnç - düşük zaman sabiti - uygun fiyat March 2010 / Page 26
Sıcaklık ölçümü 2-tel / 4-tel tekniği potansiyel ölçümü sabit akım Potansiyel ölçümü sabit akım March 2010 / Page 27
Hesap üniteleri Mikroişlemciler Mikroişlemci kontrollü bileşen Multi-layer baskı devre kartı Lityum batarya veya harici güç besleme Tüketim değerlerinin hesaplanması ve görüntülenmesi Isı katsayısının belirlenmesi Ölçüm ve referans verilerinin kaydedilmesi için standart, entegre edilmiş veri kaydedici bellek Self-test ve hata tanımlama March 2010 / Page 28
Ekranlar kapsamlı görüntüleme olanaklarına sahip mikroişlemci kontrollü hesap ünitesi Anlık değerler ve montaja özel veriler: debi, güç, sıcaklıklar, sıcaklık farkları... Zamanla ilgili değerler: okuma tarihi değerleri, aylık ve yıllık değerler... Tarife değerleri: maksimum güç, maksimum debi Ekran ve ara yüzler üzerinden arıza ve manipülasyon uyarıları Sayaç ile ilgili değerler: seri no., M-Bus adresleri, çalışma günü sayısı, arıza ekranları... March 2010 / Page 29
Isı Sayacı Kompakt ısı sayaçları Bileşenler ayrılamaz Kombine ısı sayaçları Bileşenler birleştirilebilir March 2010 / Page 30
Isıtma sistemleri tek kolonlu sistem çok kolonlu sistem March 2010 / Page 31
k-faktörü Tablosu Dönüş hattından debi ölçümü Einbau im Rücklauf Rücklauftemperatur Vorlauftemperatur 10 C 20 C 30 C 40 C 50 C 60 C 70 C 80 C 90 C 100 C 110 C 120 C 130 C 140 C 150 C 160 C 20 C 1,162 30 C 1,161 1,159 40 C 1,161 1,159 1,156 50 C 1,161 1,158 1,155 1,152 60 C 1,161 1,158 1,155 1,152 1,148 70 C 1,161 1,158 1,156 1,152 1,148 1,144 80 C 1,161 1,159 1,156 1,153 1,149 1,144 1,139 90 C 1,162 1,160 1,157 1,153 1,149 1,145 1,140 1,135 100 C 1,163 1,161 1,158 1,154 1,150 1,146 1,141 1,136 1,130 110 C 1,164 1,162 1,159 1,156 1,152 1,147 1,142 1,137 1,131 1,125 120 C 1,166 1,163 1,161 1,157 1,153 1,149 1,144 1,139 1,133 1,126 1,119 130 C 1,168 1,165 1,162 1,159 1,155 1,151 1,146 1,140 1,134 1,128 1,121 1,114 140 C 1,170 1,167 1,164 1,161 1,157 1,153 1,148 1,142 1,137 1,130 1,123 1,116 1,108 150 C 1,172 1,170 1,167 1,163 1,159 1,155 1,150 1,145 1,139 1,132 1,126 1,118 1,110 1,102 160 C 1,174 1,172 1,169 1,166 1,162 1,158 1,153 1,147 1,141 1,135 1,128 1,121 1,113 1,104 1,096 170 C 1,177 1,175 1,172 1,169 1,165 1,160 1,155 1,150 1,144 1,138 1,131 1,124 1,116 1,107 1,098 1,089 March 2010 / Page 32
k-faktörü Tablosu Gidiş hattından debi ölçümü Einbau im Vorlauf Rücklauftemperatur Vorlauftemperatur 10 C 20 C 30 C 40 C 50 C 60 C 70 C 80 C 90 C 100 C 110 C 120 C 130 C 140 C 150 C 160 C 20 C 1,161 30 C 1,156 1,157 40 C 1,151 1,152 1,152 50 C 1,146 1,146 1,147 1,147 60 C 1,140 1,141 1,141 1,142 1,143 70 C 1,134 1,134 1,135 1,136 1,137 1,138 80 C 1,128 1,128 1,129 1,129 1,130 1,131 1,132 90 C 1,121 1,121 1,122 1,123 1,123 1,124 1,126 1,127 100 C 1,114 1,114 1,115 1,115 1,116 1,117 1,119 1,120 1,122 110 C 1,106 1,107 1,107 1,108 1,109 1,110 1,111 1,113 1,114 1,116 120 C 1,098 1,099 1,099 1,100 1,101 1,102 1,103 1,105 1,106 1,108 1,110 130 C 1,090 1,091 1,091 1,092 1,093 1,094 1,095 1,097 1,098 1,100 1,102 1,104 140 C 1,082 1,082 1,083 1,083 1,084 1,085 1,087 1,088 1,090 1,091 1,093 1,095 1,098 150 C 1,073 1,073 1,074 1,074 1,075 1,076 1,078 1,079 1,081 1,082 1,084 1,087 1,089 1,091 160 C 1,064 1,064 1,064 1,065 1,066 1,067 1,068 1,070 1,071 1,073 1,075 1,077 1,080 1,082 1,085 170 C 1,054 1,054 1,055 1,056 1,056 1,057 1,059 1,060 1,062 1,064 1,065 1,068 1,070 1,072 1,075 1,078 March 2010 / Page 33
Örnek Isı sayacı hesaplaması Isı ihtiyacı Q = 20.000 kcal/h = 23,25 kw/h Gidiş sıcaklığı: 60 C Dönüş sıcaklığı: 40 C Sıcaklık farkı: t = 20 K (Kelvin) Debi V =? [L/h) Q = V * t * k V = Q / t *k = 23.25 / 20 * k =? [m 3 ] k = 1,152 [Wh / L * K] Bu hesaplama için k = 1 yeterlidir V = 1009 Litre (1,009 m 3 ) Isı sayacı: q p 1,5 Basınç kaybı: 1000l/h te 106mb Basınç kaybı eğrisi diyagramından. March 2010 / Page 34