Nejčastěji používané typy indikátorů, jejich výhody a nevýhody (II)

Indikátory napájené elektrickou energií.

Pro indikátory vytápění napájené elektrickou energií platí norma ČSN EN 834.

Indikátory jsou podle této normy zařízení pro registraci integrované teploty v čase. Teplota je základnou pro určování dodávky tepla otopnými tělesy, na nichž jsou indikátory instalovány. Indikátory podle této normy s napájením elektrickou energií integrují nebo sledují jednu nebo více charakteristických teplot, které určují dodávku tepla otopnými tělesy jako výstup. Získaný údaj je hodnota časového integrálu registrované charakteristické teploty otopného tělesa, nebo časového integrálu teplotního rozdílu mezi teplotou povrchu otopného tělesa a teplotou místnosti.

Vyhodnocený údaj označovaný jako spotřební hodnota se získá z nekorigovaného údaje indikátoru násobením vyhodnocovacími součiniteli, a to zejména pro jmenovitý tepelný výkon otopného tělesa a pro tepelný styk mezi povrchem otopného tělesa a snímači.

Spotřební hodnota je přibližně úměrná teplu dodanému za období odečtu otopným tělesem a spotřebovaným uživatelem. Spotřební hodnota se odečítá buď přímo na indikátoru, nebo se určuje pozdějším vyhodnocením z údaje indikátoru.

Spotřební hodnota je číselný údaj ovlivněný vlastnostmi indikátoru, otopného tělesa, dalšími požadavky a nejistotami vyhodnocovacích součinitelů a způsobem instalace. Odchylky zaznamenaného údaje nejsou proto závislé jenom na samotném indikátoru. Z toho vyplývá, že indikátory nemohou být kalibrovány stejným způsobem jako měřiče tepla.

Vzhledem k popsaným charakteristikám se údajům indikátorů nepřiřazují konkrétní fyzikální jednotky energie. Spotřební hodnota je bezrozměrné číslo. Používá se jí pouze jako poměrné hodnoty vztažené k součtu údajů indikátorů ve zúčtovací jednotce nebo v uživatelské skupině. Tímto způsobem určená poměrná část spotřeby může být interpretována jako podíl na spotřebě tepla zúčtovací jednotky nebo uživatelské skupiny. Tato hodnota se po skončení období odečtu vyhodnotí zvlášť pro každé otopné těleso. Ze součtu spotřebních hodnot všech otopných těles jedné spotřebitelské jednotky může být výše popsaná poměrná hodnota stanovena jako podíl spotřeby tepla příslušné spotřebitelské jednotky na celkové spotřebě zúčtovací jednotky nebo uživatelské skupiny.

Indikátory sestávají přinejmenším z pouzdra, snímačů, počitadla, displeje, napájení energií, připevňovacích dílů a plomby. Plomba slouží jako ochrana proti neoprávněné manipulaci. Každý indikátor je funkční jednotka. Jeho jednotlivé díly musí být vyráběny při dodržení předepsaných tolerancí. Tím je pro jednotlivé druhy indikátorů při shodném způsobu použití dosaženo jednotné funkce.

Indikátory podle normy ČSN EN 834 pracují podle jedné z dále uvedených metod indikace:

• Jednosnímačová metoda užívá jediný snímač teploty. Ten integruje povrchovou teplotu otopného tělesa popřípadě teplotu teplonosné látky.
• Dvousnímačová metoda užívá dvou snímačů teploty. Jeden snímač integruje teplotu povrchu otopného tělesa nebo teplonosné látky, druhý snímač integruje teplotu vytápěného prostoru nebo jinou teplotu, jež je k této teplotě v definovaném vztahu.
• Metoda středního logaritmického teplotního rozdílu se třemi snímači teploty, tj. vstupní a výstupní teploty teplonosné látky a teploty vytápěného prostoru.

Pro používání normy ČSN EN 834 platí následující definice:

Referenční podmínky.

Referenční podmínky jsou stejné jako u normy ČSN EN 835.

Referenční rychlost záznamu.

Referenční rychlost záznamu je hodnota rychlosti záznamu indikátoru, která je odvozena z jmenovité charakteristiky údajů při referenčních podmínkách (hodnota c je rovna nule). Slouží k určování vyhodnocovacího součinitele K_c.

Snímače teploty.

Snímače teploty sestávají z teplotního čidla a z tělesa snímače, které slouží k ochraně teplotního čidla před mechanickými vlivy a k přenosu tepla.

Měřicí rozsah snímačů teploty.

Měřicí rozsah je rozsah, v němž mohou být snímače teploty používány k měření. Pokud se užívají páry snímačů teploty, které měří rozdíly teplot, je měřicí rozsah doplněn o rozsah rozdílů teplot.

Projektovaná vstupní teplota, projektovaná výstupní teplota, střední projektovaná teplota teplonosné látky.

Definice je stejná jako u ČSN EN 835.

Horní teplotní mez.

Horní teplotní mez použití t_max je nejvyšší střední projektovaná teplota teplonosné látky otopných těles v otopné soustavě, při které smí být použit indikátor. Je stanovena na základě použitých materiálů a stavebních prvků.

Dolní teplotní mez.

Dolní teplotní mez t_min je nejnižší střední projektovaná teplota teplonosné látky otopné soustavy, při níž smí být indikátor použit. U jednotrubkových otopných soustav je to střední projektovaná teplota teplonosné látky posledního otopného tělesa ve větvi, nebo ji lze nahradit projektovanou výstupní teplotou z větve. Dolní teplotní mez závisí na použité metodě.

Teplota rozběhu.

Teplota rozběhu t_z je střední teplota teplonosné látky v otopném tělese v rozsahu částečného zatížení při jmenovitém hmotnostním průtoku odpovídajícím referenčním podmínkám, při kterém se počitadlo indikátoru rozběhne.

Údaj indikátoru.

Údaj indikátoru je v obecném slova smyslu hodnota zjištěná indikátorem, která může být na výstupu odečitatelná jako číselná hodnota na displeji zařízení. Jestliže tato hodnota na začátku období odečtu není rovna nule, bude údaj rozhodující pro vyúčtování nákladů na vytápění stanoven z rozdílu číselných hodnot na konci a na začátku období odečtu.

Údaj může být bezrozměrný nebo může již přímo vyjadřovat spotřební hodnotu.

Spotřební hodnota.

Spotřební hodnota je údaj indikátoru vyhodnocený za použití vyhodnocovacích součinitelů.

Rychlost záznamu.

Rychlost záznamu R je změna údaje indikátoru za jednotku času.

Jmenovitá charakteristika indikátoru.

Jmenovitá charakteristika indikátoru je předpokládaná závislost mezi rychlostí záznamu a, podle metody, teplotou nebo teplotním rozdílem.

Relativní odchylka údaje na displeji.

Relativní odchylka údaje na displeji je rozdíl mezi skutečnou rychlostí údaje a jmenovitou rychlostí údaje vztažená k jmenovité rychlosti údaje.

Rychlost záznamu při chodu naprázdno.

Rychlost záznamu při chodu naprázdno je rychlost záznamu při teplotě místnosti, aniž by otopné těleso odevzdávalo teplo.

Období odečtu.

Období odečtu je časový interval, v němž je spotřeba tepla zaznamenávána bez přerušení.

Hodnota c.

Hodnota c charakterizuje tepelný styk se snímači teploty. Je definována jako poměr rozdílu teplot podle následujícího vztahu:

C = 1 - Δt_s / Δt,

kde

Δt_s je rozdíl teplot mezi snímači, např. t_HS - t_RS nebo Δt_lnS;
Δt  teplotní rozdíl teplonosné látky t_m - t_L nebo Δt_ln;

kde

tHS	je teplota snímače otopného tělesa;
tRS	teplota snímače vytápěného prostoru (pro indikátory bez snímače teploty prostoru je tRS = tL);
tm	střední teplota teplonosné látky;
tL	referenční teplota vzduchu;
tV	teplota na vstupu do otopného tělesa;
tR	teplota na výstupu z otopného tělesa;
Δtln	střední logaritmický teplotní rozdíl teplonosné látky;
ΔtlnS	střední logaritmický teplotní rozdíl snímačů teplot.

Jsou-li teplotní charakteristiky použitých snímačů nebo párů snímačů známé, mohou být k zjišťování uvedených teplot nebo teplotních rozdílů použity také jim příslušné signály nebo rychlosti záznamu.

Doba plného využití.

Doba plného využití otopného tělesa je poměr tepla dodaného v jednom kalendářním roce otopným tělesem k jeho jmenovitému výkonu. Veličina má rozměr hodin/rok.

Vyhodnocovací součinitele.

Vyhodnocovací součinitele převádějící údaje jednotlivých indikátorů na spotřební hodnoty ve formě vhodné pro výpočet rozúčtování nákladů na vytápění jsou stejné jako v normě ČSN EN 835.

Přenosové systémy.

Přenosové systémy jsou definovány jako uspořádání, která se používají k přenášení signálů mezi skupinami indikátorů umístěných samostatně. Na indikátory určené pro rozdělování nákladů na vytápění se kladou některé požadavky, jimž musí indikátory vyhovovat.

Požadavky při teplotním namáhání.

Občasný výskyt t_max střední teploty teplonosné látky nesmí porušit řádnou funkci indikátoru instalovaného na otopném tělese nebo jeho částí. To platí obdobně pro instalaci indikátoru na jiných otopných plochách, např. na rozvodném potrubí.

U prvků instalovaných mimo otopné plochy nesmějí teploty prostředí mezi 0 °C a 50 °C vyvolat žádné funkční poruchy.

Skladovací teploty.

Konstrukce všech prvků indikátoru musí zaručit, aby skladovací teploty mezi -25 °C a +60 °C nevedly k funkčním poruchám.

Počátek registrace.

Indikátory využívající jediný snímač bez rozběhového snímače ve vytápěném prostoru musí na otopném tělese s c ≤ 0,1 při průtoku teplonosné látky odpovídající referenčním podmínkám a při teplotě místnosti +20 °C začít registrovat na teplotě t_Z podle vztahů:

pro    tmin ≥ 60 °C:	tZ ≤ 0,3 (tmin - 20 °C) + 20 °C
pro    55 °C ≤ tmin < 60 °C	tZ ≤28 °C.

Pro indikátory se snímačem i ve vytápěném prostoru platí pro všechny metody kritérium pro teplotu rozběhu podle vztahu:

t_Z - t_L ≤ 5 K

Při rozdílných konstrukčních provedeních otopných těles v rámci jedné zúčtovací jednotky se smí t_Z pro jednotlivé indikátory navzájem lišit o 10 % (t_min - 20 °C).Rozdíl nesmí překročit 5 K.

Rychlost záznamu při chodu naprázdno.

Rychlost záznamu při chodu naprázdno nesmí při teplotách místností do 27 °C překročit 1 = jmenovité rychlosti záznamu při teplotním rozdílu teplonosné látky Δt = 60 K při průtoku teplonosné látky odpovídajícím podmínkám a c ≤ 0,1.

Snímače teploty.

Těleso snímače musí mít takovou mechanickou pevnost a tepelnou odolnost, aby při instalaci, provozu a demontáži za účelem prohlídky nedošlo k žádným deformacím, které by mohly ovlivnit určenou funkci prvku snímače.

Snímače teploty musí odolávat určeným klimatickým podmínkám, tj. dolní mezní teplotě +5 °C, horní mezní teplotě t_max a střední roční hodnotě relativní vlhkosti vzduchu ≤ 65 %.

Počitadlo / centrální jednotka.

Mechanické provedení musí zaručovat ochranu před vnikáním cizích pevných částic, jakož i bránit vniknutí nástrojů, drátů a podobných předmětů. Dále musí zajišťovat, že kapající voda nebude mít žádné škodlivé účinky.

Jako zkušební požadavek na mechanickou pevnost platí odolnost proti namáhání kmitáním při frekvenci od 10 do 55 Hz při zrychlení 20 m/s².

Počitadlo/centrální jednotka musí vyhovět určeným klimatickým podmínkám, které mají dolní mezní teplotu 0 °C, horní mezní teplotu 50 °C a roční střední hodnotu relativní vlhkosti vzduchu ≤ 65 %.

Zásobování energií.

Při napájení z baterií musí být jejich kapacita dimenzována tak, aby až do překročení intervalu výměny, stanoveného výrobcem, o 3 měsíce byl možný nerušený provoz. Minimální kapacita baterie musí být zajištěna po dobu 15 měsíců. Při poklesu napětí baterie během této doby musí být dodržena meze největších dovolených chyb.

Přeplnění displeje.

Mezi dvěma po sobě následujícími dobami odečtu (doba odečtu je zpravidla 12 měsíců) nesmí dojít k žádnému nepozorovanému přeplnění displeje. Přitom se předpokládá doba plného využití 1500 hodin za rok při nejvyšším tepelném výkonu otopných těles dovoleném výrobcem. Tento požadavek musí být splněn také pro vyšší projektované teploty než 90/70 °C.

Rozlišitelnost displeje.

Po 24 hodinách provozu článkového otopného tělesa o jmenovitém výkonu 1 kW při částečném tepelném výkonu odpovídajícím teplotnímu rozdílu 35 K a při průtoku teplonosné látky odpovídající referenčním podmínkám musí být zaznamenán údaj nejméně 10.

Kontrola funkce.

Kontrola funkce musí být prováděna buď ověřením při každoroční obsluze indikátoru, nebo trvalým samočinným nulováním po celou dobu jejich provozu.

Kontrolou musí být prokázána řádná funkce těchto částí indikátoru:

• napájení elektrickou energií;
• displeje;
• počitadla;
• snímačů;
• externích systémů přenosu signálu.

Největší dovolené chyby.

Relativní odchylka displeje jako funkce teplotního rozdílu teplonosné látky Δt při hmotnostním průtoku odpovídajícím referenčním podmínkám a c ≤ 0,1 nesmí překročit dále uvedené největší dovolené chyby:

pro 5 K ≤ Δt < 10 K:	12 %
pro 10 K ≤ Δt < 15 K.	8 %
pro 15 K ≤ Δt < 40 K:	5 %
pro 40 K ≤ Δt:	3 %.

U indikátorů s vyměnitelnými prvky musí být tento požadavek splněn i při výměně prvků.

Stárnutí.

V dlouhodobém nasazení nesmějí chyby včetně vlivu vybití baterií překročit dvojnásobek výše uvedených povolených chyb.

Elektrické, elektrostatické a magnetické vlivy.

Dále uvedené vlivy na počitadlo, snímače a spojovací kabely nesmějí při referenčních podmínkách a při napájení nejnižším dovoleným provozním napětím ovlivnit rychlost záznamu o více než 5 %:

1. Magnetické střídavé pole při intenzitě pole 60 A/m při frekvenci 50 Hz. Intenzita pole platí pro stav pole před vložením zkoušeného vzorku.
2. Elektromagnetické záření s intenzitou pole 10 V/m při frekvencích 100 kHz až 160 MHz. Intenzita pole platí pro stav pole před vložením zkoušeného vzorku.
3. Magnetické rovnoměrné pole, jež mohou být vyvolávána permanentním magnetem, který má ve vzdálenosti 0,5 cm od čelní roviny intenzitu pole 60 kA/m.
4. Elektrostatické výboje 8 kV z kondenzátoru 150 pF přes výbojový odpor 330 Ohmů na indikátor připravený k provozu.

Tepelné ovlivnění indikátorů pracujících s jedním snímačem.

Pokud je použito otopné těleso s c ≤ 0,1, které je provozováno při maximální provozní teplotě t_max a při průtoku teplonosné látky odpovídajícím referenčním podmínkám, smí se při zvýšení teploty čelní plochy indikátoru o 15 K snížit rychlost záznamu o nejvýše 2 %.

Tepelné ovlivnění indikátorů se snímačem teploty ve vytápěné místnosti.

Měřením na obdobném otopném tělese při stejných provozních podmínkách, při teplotě místnosti 20 °C, zvýšení teploty indikátoru nebo jeho jednotlivých prvků nesmí snížit teplotu záznamu o více, než odpovídá účinku zvýšení teploty místnosti z t_L = 20 °C na 25 °C.

Tepelné ovlivnění ostatních dílů a prvků.

Pokud ostatní části nebo prvky indikátoru mimo vlastní snímač teploty pracují v prostředí o teplotním rozsahu od 0 °C do 50 °C, nesmí se rychlost záznamu měnit proti rychlosti při referenčních podmínkách snímačů teploty (c = 0) o více než ± 0,2 %.

Ovlivnění přenosových systémů.

Přenosové systémy musí být navrženy tak, aby při instalaci na obdobném otopném tělese, při obdobných provozních podmínkách, nezpůsobily změnu rychlosti záznamu o více než 1 % jmenovité rychlosti záznamu.

Vnější vlivy mohou být např.: teplota okolí, přechodné změny teploty, vlhkost vzduchu, elektromagnetické pole, elektrostatické výboje a rušivá napětí na síťových a signálových vedeních.

Plombování.

Všechny prvky, na nichž je možné ovlivnit výsledky indikace, musí být opatřeny plombou nebo jiným druhem ochranného prvku tak, aby zásah do indikátoru nebyl možný bez viditelného poškození.

Kromě výše uvedených definic a požadavků na indikátory pro rozdělování nákladů na vytápění obsahuje norma ČSN EN 834 i požadavky na použití, instalaci a na vyhodnocení indikátorů.

Rozsah provozních teplot.

Indikátory podle této normy smějí být použity v otopných soustavách, jejichž střední projektovaná teploty teplonosné látky t_mA leží mezi horní teplotní mezí t_max a dolní teplotní mezí t_min:

t_min ≤ t_mA ≤ t_max

U indikátorů, které pracují s jediným snímačem je t_min ≥ 55 °C.

Instalace snímačů indikátorů na otopném tělese.

Instalace snímačů musí být trvanlivá a zajištěná proti manipulaci. Připevnění lepením může být použito jen tehdy, jestliže spoj není možno uvolnit bez zřetelně viditelného poškození snímače a jestliže není narušena rovnoměrnost hodnot c.

Místo instalace snímačů.

Pro místo instalace snímače musí být zvoleno takové místo, v němž je vztah mezi zaznamenaným údajem a tepelným výkonem otopného tělesa v dostatečně velkém provozním rozsahu. Výrobce musí tuto skutečnost prokázat.

Instalace propojovacích vedení.

Pokud jsou instalovány vodiče a signální kabely, musí být dodržena pravidla, která platí pro zajištění bezpečnosti a bezporuchovosti elektrických, spojových a komunikačních instalací.

Jednotnost indikátorů.

V rámci jedné zúčtovací jednotky nebo při přerozdělování spotřeby tepla v rámci jedné uživatelské skupiny je dovoleno použití jen indikátorů stejného výrobce a stejného typu s jednotným vyhodnocovacím systémem. Každý typ indikátoru musí být označen tak, aby byl identifikovatelný.

Celkový vyhodnocovací součinitel K.

Do celkového vyhodnocovacího součinitele musí být vždy zahrnut součinitel K_Q. Vyhodnocovací součinitele K_C a K_T se použijí případ od případu. Každý indikátor musí být viditelně označen celkovým vyhodnocovacím součinitelem nebo jemu úměrným číslem nebo musí být uživateli tato informace poskytnuta v dokumentaci.

Každý indikátor musí být opatřen číslem indikátoru nebo číselným údajem úměrným celkovému vyhodnocovacímu součiniteli.

Pro každý indikátor je nutné použít celkový vyhodnocovací součinitel K, který musí umožnit vyhodnocení tepelného výkonu s odstupněním nejvýše po 60 W nebo po 5 % rozsahu tepelného výkonu do a včetně 3 000 W a po 3 % v rozsahu tepelného výkonu nad 3 000 W.

Vyhodnocovací součinitel K_Q.

Přepočet s použitím vyhodnocovacího součinitele K_Q se provede na základě skutečně instalovaného otopného tělesa.

Vyhodnocovací součinitel K_C.

Vyhodnocovací součinitel K_C musí být použit, jestliže tento součinitel v rámci jedné zúčtovací jednotky vykazuje rozdíly větší než 3 %.

Hodnota c.

Hodnota c se určuje podle definic uvedených v předchozí části. Kombinace otopných těles a indikátorů s hodnotou c > 0,67 (při dvousnímačové metodě) nebo c > 0,3 (při jednosnímačové metodě a metodě s odděleným snímačem teploty místnosti), měřenou při referenčních podmínkách, nejsou obvykle přípustné. Výjimečně jsou v jedné zúčtovací jednotce přípustné hodnoty c až do 0,72 (u dvousnímačové metody nebo c > 0,4 (u jednosnímačové metody nebo s místně odděleným snímačem teploty místnosti), jestliže takto ovlivněná otopná plocha nepřekročí 25 % celkové otopné plochy nebo jestliže střední projektovaná teplota teplonosné látky je vyšší než 80 °C.

Indikátory smějí být použity jen na taková otopná tělesa, jejichž hodnota c je v době odečtu známá.

Má-li být určování hodnoty c prováděno podle jiných definic než dříve uvedených, pak tyto definice musí být podrobně stanoveny. V takovém případě musí být zajištěno, že u indikátorů jednoho typu bude postupováno jednotně a že je možno ji vztáhnout na hodnotu c podle dřívější definice.

Vyhodnocovací součinitel K_T.

Vyhodnocovací součinitel K_T musí být použit pro projektované vnitřní teploty místností menší než 16 °C.

Vyhodnocovací součinitele K_C a K_T musí být určeny nejméně na dvě desetinná místa.

Hlavní nevýhodou všech indikátorů instalovaných na otopné těleso je problém s nalezením optimálního místa na tomto tělese, které má reprezentovat střední povrchovou teplotu otopného tělesa.

Indikátory s jedním snímačem přitom umožňují (stejně jako odpařovací indikátory nebo jiné indikátory s jedním snímačem) rozúčtovávat náklady na vytápění pouze podle poměrné doby využití otopných těles.

Při odečtech údajů z displejů je nutno vstupovat do bytu.

Hlavní výhodou elektronických indikátorů se dvěma snímači je to, že umožňují rozúčtování nákladů v poměru ke skutečné spotřebě tepla daných místností.

Odečty údajů je kromě toho možno provádět pomocí čipové karty (indikátory Metrix) nebo pomocí infra rozhraní (infraportu) u indikátorů Metra Šumperk, s.r.o., u indikátorů řady E-ITN 10 vybavených IR rozhraním. Údaje je pak možno přenášet do PC k dalšímu zpracování. Při přenosu dochází k automatické kontrole dat a přenášejí se pouze tzv. zákaznická data.

Odečítání pomocí čipové karty nebo IR rozhraní umožňují, že si odečet indikátorů mohou provádět sami koncoví spotřebitelé a nemusejí tak kvůli odečtům indikátorů vpouštět do bytu cizí osoby z firmy, která provádí servis, odečty a rozúčtování nákladů.