Задача технического учета тепла. нужна помощь в разработке.

[bayk]

Здравствуйте уважаемые друзья! на одном объекте, из-за криворуких строителей, создавших этот бред 20 лет назад, появилась необходимость соорудить технический учет тепла. потребляемого линией циркуляции ГВС.
сама схема вроде обычная - теплообменник, насосы циркуляции ГВС.... но полотенцесушители сидят на ПОДАЧЕ ГВС. а линия циркуляции всего одна, в которую сходятся все подачи в подвале. а только потом уходит на котельную. по этой причине количество тепла, снимаемое с полотенчиков просто огромное, но поскольку никакого учета нет в помине, а котельная принадлежит ТСЖ, то они просто с потолка берут некоторый процент от количества тепла, потраченного котельной на получение ГВС.
меня же попросили реализовать технический учет, чтобы можно было:
1. определить количество воды в м3, ушедшее на непосредственно ГВС
2. количество тепла, потребленное линией циркуляции.
3. сделать это МАКСИМАЛЬНО ДЕШЕВО, поэтому теплосчетчик не используем, а пробуем сделать на ПР100 RS (при выборе счетчика учтем его вес импульса так, чтобы Прка успела посчитать)
задача вроде и простая, но интересная.
я вижу ее следующим образом:
1. ставим один классический водосчетчик ВСГ (СР_1) с импульсным выходом ДО точки присоединения линии циркуляции ГВС. рядом с ним ставим датчик температуры.
2. ставим датчик температуры на выходе ГВС в систему.
3. ставим еще один счетчик расхода ВСГ(СР_2) на линии циркуляции. и там же термометр.
4. облако овен на этом объекте есть, так что хранить данные будем в нем (не забываем это технический учет)

в итоге мы можем посчитать
1. по счетчику СР_1 - расход воды на ГВС - делаем на инкрементном счетчике. вот и потребление ГВС готово, оно нам нужно только 1 раз в месяц. тут мы просто раз в месяц вычитаем из текущего значения счетчика предыдущее и эту разницу видим в виде готового числа в облаке. число будет изменяться раз в месяц - на остальное плевать. можно конечно и разницу постоянно высчитывать и делать "пилу".
2. по счетчику СР_2 - мы можем получить расход воды в линии циркуляции ГВС (ведь он не зависит от объема потребленной воды) и это значение тоже достаточно стабильно.
3. вот тут начинается довольно серьезный вопрос, с которым я подвис и прошу помощи: чтобы перейти от расходов к теплу, нам необходимо добавлять к расходу перепад температур, но поскольку температура в контуре ГВС ощутимо плавает в зависимости от текущего расхода (я имею в виду время стабилизации регулятора после возмущения, кроме того там атмосферные котлы стоят и регулятор за счет из гистерезиса качает +- 2 градуса, но поскольку привод стоит быстрый (15с) то на конечном потребителе это не сказывается. я не знаю, как часто надо вычислять разницу температур и мгновенный расход. и как в итоге собирать все это дело в часовое потребление тепла, а потом в месячное.
та же проблема и с рециркуляцией, поскольку входная температура плавает.
4. по той-же причине я отмел варианты с теплосчетчиками. там время опроса датчиков очень редкое, потому может уплыть точность.
5. с передачей в клауд проблем нет. раз в час по синхре с текущем временем у нас изменяется число, которое потом можно вынуть через таблицы, поставив время опроса в 30 минут.

ПРОшу помочь как в проверке логичности моих решений, так и в написании кода.

[melky]

не дешевле будет взять счетчик тепла с Modbus ? хотя не уверен, что есть такие из недорогих. У Пульсар вроде с собственным протоколом, а его к ПР не прикрутишь... Разве что в качестве шлюза использовать микрокомп типа Raspberry и передавать данные в ПР по второму интерфейсу. Опять тут ПР100 не катит, раз облако есть.

Мне кажется на простые счетчики и расходомеры и связывание всего этого на ПР вы убьете больше времени и денег.

Один счетчик тепла, один общий счетчик воды на ГВС (общедомовой), вдруг уже есть. Больше ничего и не требуется собственно.
Счетчик тепла вроде тоже кубатуру считает.

[Сергей0308]

Даже в теории, так как у Вас счётчик воды с импульсным выходом, а не расходомер, то мгновенный расход воды(м3/ч) Вы можете вычислять только по фронту поступления импульсов! Я делаю так, высчитываю время между импульсами с точностью до цикла программы и пересчитываю в расход(м3/ч)! Температуру думаю достаточно мерить раз в секунду, всё суммировать и поделить на количество измерений, то есть найти среднюю арифметическую температуру между импульсами, с приходом импульса среднюю температуру между импульсами умножить на весовой коэффициент импульса получится количество отданной энергии за время между импульсами, суммируете при каждом импульсе, а на обратке - вычитаете при каждом импульсе, всё!

Величина потребленной тепловой энергии определяется по формуле:
Q = M • ∆ t • Т
где:
Q – количество потребленной тепловой энергии,
M – масса теплоносителя прошедшего через систему отопления,
∆ t – разность температур на подающем и обратном трубопроводах,
Т - время теплопотребления (принимается интервал времени -1час).

[ASo]

Скажем так. Если строго по ГОСТ - то вычисление тепла задача не простейшая. Надо пересчитать кубы в тонны, в зависимости от температуры воды (напомню - плотность воды зависит от температуры) а теплоемкость/энтальпия - массовая, а не объемная величина. Более того, требуются согласованные пары термодатчиков и прецезионнве измерители минимум по 3-х проводной схеме подключения. Поэтому на ПР это можно, но сложно. А точно - невозможно.
Возможно, дешевле будет поставить стандартный тепловычислитель.

[bayk]

1. Решение с готовым теплосчетчиком выходит очень дорогое (он сам не. Менее 15 тыр,
2. датчиков нужно много, поскольку тепловой схемы штатной для этой задачи нет, значит надо циркуляцию и подачу разбить на 2 теплосети. Значит температурных датчиков нужно на 1 больше, а учитывая, что у меня уже есть на котельной регулятор на базе прки, то температуру подачи ГВС я могу считать по интерфейсу, то и на 2. Пр100 стоит совсем гуманно, ведь экран мне не нужен. Хотя пр100 не подойдёт для сетевого опроса температуры, но тогда все равно разница.между пр100 и 200 перекроет стоимость датчика
3. Время опроса датчиков температуры в расходомерах, даже самое маленькое великовата (что-то около минуты)
4. Хотелось бы разобраться с такой задачей, чтобы потом применить в каком-нибудь другом месте.

Сергей0308 замечание про фронты импульсов резонное, но тогда я подвисаю с вопросом как это правильно накапливать, учитывая, что импульс может и не приехать. В теплосчетчиках ведь идёт счёт импульсов за время между измерениями датчиков, и если оно меньше предела счётчика и импульсов не было совсем то подставляется ноль, а если меньше предела, но был хоть один импульс -то нижний предел измерения.
Так же недопонял с разницей температур. В какой момент времени что делить и куда суммировать.

[ASo]

Да нет большой суммы.
Берём стандартный "китайский" подход.
1. Покупаем любой теплосчетчик с импульсным выходом и одним расходомером, скорее всего электромагнитной системы. Может подойдёт ультразвуковой моноблок от тепловодохрана или подобный. Монтируем на первичный контур ТО ГВС.
2. Покупаем турбинный расходомер с импульсным выходом. Монтируем на подпиточный трубопровод.
3. Импольсный выходы заводим на модуль DI и отдаем его в облако. Модуль вполне м.б. в составе теплопункта.
Вот так, дёшево, сердито и метрологически точно.

[Сергей0308]

1. Решение с готовым теплосчетчиком выходит очень дорогое (он сам не. Менее 15 тыр,
2. датчиков нужно много, поскольку тепловой схемы штатной для этой задачи нет, значит надо циркуляцию и подачу разбить на 2 теплосети. Значит температурных датчиков нужно на 1 больше, а учитывая, что у меня уже есть на котельной регулятор на базе прки, то температуру подачи ГВС я могу считать по интерфейсу.
3. Время опроса датчиков температуры в расходомерах, даже самое маленькое великовата (что-то около минуты)
4. Хотелось бы разобраться с такой задачей, чтобы потом применить в каком-нибудь другом месте.

Сергей0308 замечание про фронты импульсов резонное, но тогда я подвисаю с вопросом как это правильно накапливать, учитывая, что импульс может и не приехать. В теплосчетчиках ведь идёт счёт импульсов за время между измерениями датчиков, и если оно меньше предела счётчика и импульсов не было совсем то подставляется ноль, а если меньше предела, но был хоть один импульс -то нижний предел измерения.
Так же недопонял с разницей температур. В какой момент времени что делить и куда суммировать.

Я же не знаю как часто у вас импульсы будут поступать, если часто, 0,2 Гц и выше, думаю для приблизительных расчётов(ваш случай) достаточно просто взять текущую температуру(разность температур), и объём не пересчитывать в массу!
Есть же такие сумматоры, по фронту импульса:

Сумматор.PNG

[bayk]

ASO с проблемами двухпроводной цепи до датчика можно частично решить использованием PT1000 (тем более датчики все равно покупать, можно и согласованную пару купить), а перед установкой в трубопровод опустить их в один стакан с водой и внести корректировку в каждый из них (для компенсации сопротивления проводов, или их померить достаточно точным мультиметром. опять же мы говорим о техническом учете. на метрологию кладем.

1. Покупаем любой теплосчетчик с импульсным выходом и одним расходомером,

не понял это как?

3. Импольсный выходы заводим на модуль DI и отдаем его в облако.

- тут тоже не совсем понял, что выводить в облако то? импульсы? или счетчик какой?

Сергей. я посчитал примерно время одного импульса со ВСГ Ду20 на номинальном расходе - это грубо 1,5 секунды, а на минимальном это 37 секунд. отсюда вы совершенно правы, что надо при любых раскладах вычислять время между двумя импульсами и приводить их к расходу, но раз у нас так сильно плавает время, то что в этот момент делать с перепадами температур? как их сопоставить с разным временем между импульсами?
или выставить время периодического вычисления расхода, равное времени минимальной чувствительности счетчика (путем вычисления его через минимальный расход), а потом каким-то образом брать средний перепад температур за это время?
что-то я запутался,
а может вообще считать импульсы со счетчика за целый час, а в течение часа высчитывать средний перепад температур, только вот не совсем понимаю, как это правильно реализовать?

[Сергей0308]

ASO с проблемами двухпроводной цепи до датчика можно частично решить использованием PT1000 (тем более датчики все равно покупать, можно и согласованную пару купить), а перед установкой в трубопровод опустить их в один стакан с водой и внести корректировку в каждый из них (для компенсации сопротивления проводов, или их померить достаточно точным мультиметром. опять же мы говорим о техническом учете. на метрологию кладем.
не понял это как?
- тут тоже не совсем понял, что выводить в облако то? импульсы? или счетчик какой?

Сергей. я посчитал примерно время одного импульса со ВСГ Ду20 на номинальном расходе - это грубо 1,5 секунды, а на минимальном это 37 секунд. отсюда вы совершенно правы, что надо при любых раскладах вычислять время между двумя импульсами и приводить их к расходу, но раз у нас так сильно плавает время, то что в этот момент делать с перепадами температур? как их сопоставить с разным временем между импульсами?
или выставить время периодического вычисления расхода, равное времени минимальной чувствительности счетчика (путем вычисления его через минимальный расход), а потом каким-то образом брать средний перепад температур за это время?
что-то я запутался,
а может вообще считать импульсы со счетчика за целый час, а в течение часа высчитывать средний перепад температур, только вот не совсем понимаю, как это правильно реализовать?

Вычисление расхода(м3/ч) это дополнительная функция реализуемая для счётчика с импульсным выходом, для подсчёта потреблённой(отданной) энергии и объёма потреблённой горячей воды она не используется! Я вроде написал, точнее не придумаешь, как найти среднее арифметическое за период между импульсами, короче, считываете значение температуры каждую секунду(с периодом 1 секунда), суммируете все значения показаний и делите на количество измерений! С приходом импульса от счётчика умножаем на весовой коэффициент импульса и суммируем с преведущими вычислениями! На обратном трубопроводе аналогичный вычислитель, для подсчёта отданной энергии находим разницу между показаниями на прямом и обратном трубопроводе, всё! Это будут примерные вычисления, плотность воды зависит от температуры и давления!

[bayk]

ага. то-есть я правильно понимаю, что инициализируем цикл в 40 секунд (его высчитываем через минимальную чувствительность счетчика?), во время которого:
1. ожидаем импульса от расходомера
2. суммируем разницы температур по тактовому импульсу (показанный выше сумматор)
3. по истечение заданного времени приводим импульсы, посчитанные за это время с расходомера к расходу делением их сумарного веса на заданное время
4. далее умножаем текущий расход на полученную среднюю разницу температур.
5. а после этого, куда мы деваем полученное значение? суммируем с каким-то другим, или еще надо привести какому-то стандартному промежутку времени?
6. надо ли реагировать как-то по другому, если за время ожидания цикла пришел только 1 импульс?

я конечно покажусь слегка наглым, но нельзя ли набросать что-нибудь в ОЛ