Térfogatárammérők

Sorozatunk második részében a hőmennyiségmérésben alkalmazott térfogatárammérőket tárgyaljuk.A fűtési csővezetékben áramló – általában víz – közeg mennyiségét a következők szerint lehet mérni:

• átáramlás mérése
  az időegység alatt, adott áramlási keresztmetszeten, átáramló mennyiség, (tömegáramlás, kg/h, to/h)
• a mennyiség számlálása
  az átáramlás összegzése tetszőleges időtartamon át (kg, to)

Hőmennyiségmérés számára különféle, eltérő kialakítású és pontosságú térfogatárammérőt fejlesztettek ki, amelyek mérési elve viszont megegyezik. Az átfolyásmérők az átáramlott közegmennyiséggel arányos jeleket (impulzusokat) bocsátanak ki, amelyek egy csatlakozó kábelen át a számítóegységbe kerülnek. A csatlakozó kábel hossza általában nem kötött, mivel csak jeltovábbító szerepe van, ám a környezeti, elektronikus zavarok hatása miatt célszerű minél rövidebbre tervezni. Ha ez mégsem lehetséges, akkor árnyékolt kábelt vagy a földelt kábelcsatornát javasolt alkalmazni.

Térfogatárammérő típusok

• szárnykerekes: egysugaras (tömegáram 0,6 m³/h – tól 2,5 m³/h – ig)
  • többsugaras (tömegáram 1,5 m³/h – tól 10 (15 ) m³/h – ig)
  • Woltmann (tömegáram 15 m³/h – tól 500 – 600 m³/h – ig)
• ultrahangos
• mágneses induktív
• statikus
• Venturi – elven működő

Összetartozó csővezetéki átmérők és az átáramló fűtővíz-mennyiségek

Átmérő [coll]	Fűtővíz mennyiség [m³/h]	Átmérő NÁ	Fűtővíz mennyiség [m³/h]
1/2"	0,6	50	15
1/2"	1,5	65	25
3/4"	1,5	80	40
3/4"	2,5	100	60
1"	3,5	125	85
1„(5/4”)	6,0	150	150
6/4"	10,0	200	250
2"	15,0

A cikksorozat részei: A hőmennyiségmérés elmélete és gyakorlata IV. A hőmennyiségmérés elmélete és gyakorlata III. A hőmennyiségmérés elmélete és gyakorlata II. A hőmennyiségmérés elmélete és gyakorlata I.

A szárnykerekes mérőnél az átáramlott mennyiséget a szárnykerék elfordulásával arányosan határozzák meg. Az ún. „lassú” mérőknél az arányos értékek a következők lehetnek: 1, 10, 100, 1000 liter/impulzus, illetve 2,5, 25, 250, 2500 liter/impulzus.

Hőmennyiségmérésre kizárólag szárazon futó mérőket alkalmaznak, ami azt jelenti, hogy csak a járókerék van a mérendő közegben, a számláló szerkezet nem. A járókerék (szárnykerék) forgásának átvitele a számláló szerkezetre vagy a jeladóra mágneses tengelykapcsolón keresztül történik.

A járókerék csapágyazása általában wolframkarbid csapágy csapokból, zafír lyuk- és fedőkőből áll. A szárnykerekek hőálló műanyagból készülnek, 90 vagy 120 °C hőmérsékletre.

Az egysugaras mérők általában kis teljesítményűek, elszámolási egységek mérésére alkalmasak. ½„-3/4” méretben, hollandi csatlakozással, gyárilag beépített szűrőkkel készülnek. Vízszintesen és függőlegesen egyaránt beépíthetők, csillapítószakaszt nem igényelnek.

A többsugaras mérőknek kisebb az elhasználódási faktoruk és az elszennyeződésre is kevésbé érzékenyek. Általában ¾„ – 6/4” (2„)-ig szintén hollandi csatlakozásúak, de a 2”-os méret már karimás is lehet. A menetes változat szűrőbetéttel készül. Vízszintesen vagy függőlegesen beépíthető változata is van. A függőleges típusnál előremenő vagy visszatérő fűtési vezetékbe kerülő változat között lehet választani. A többsugaras mérőknél sem szükséges csillapító szakasz kialakítása.

A Woltmann mérők két típusa a P (párhuzamos) és az S (merőleges) tengelyű, amely a szárnykeréknek a csővezeték tengelyéhez viszonyított helyzetét jelenti. A mérő belső ellenállása a WS jelű kivitelnél nagyobb, mint a WP-nél, ugyanakkor a mérési tartomány a WS jelűnél nagyobb. Különösen a Qmin közelében ad pontosabb értékeket.

A Woltmann mérők érzékenyek a hidraulikus zavarokra, ezért az egyenletes, turbulencia-mentes áramlás biztosítása érdekében a mérő előtt min. 5D, utána min. 3D hosszúságú egyenes szakaszt kell kialakítani.

Statikus áramlásmérők

A statikus áramlásmérők jellemző tulajdonsága, hogy nem tartalmaznak mozgó alkatrészt. Típusai: ultrahangos, mágneses indukciós, lengősugár oszcilloszkóp elvén működő, Venturi-elven működő.

Az ultrahangos átfolyásmérő azon a fizikai elven alapul, hogy egy, az áramlással ellentétesen terjedő, magas frekvenciájú jelnek kisebb a terjedési sebessége, mint az áramlással együtt haladónak. Az így előidézett terjedési különbséget használják ki a fűtőközeg sebességmérésére. A kimenő jel arányos a fűtőközeg mennyiségével. Mozgó alkatrészt nem tartalmaz, a szennyezett, alacsony vezetőképességű, sótalanított vagy magnetitot tartalmazó közeg nem befolyásolja a mérési pontosságot.

A mágneses indukciós mérő a Faraday féle indukciós törvényen alapszik, mely szerint ha egy elektromos vezető mágneses térben egy meghatározott sebességgel úgy mozog, hogy közben erővonalakat metsz át, akkor feszültség keletkezik. Ez az indukált feszültség egyenesen arányos a metszett erővonalak számával és a metszés sebességével. Ezt a feszültségkülönbséget impulzussá alakítják át, amely arányos a csővezetékben áramló fűtőközeg mennyiségével.

A mágneses indukció elvén működő készülékek a hőmérsékletre kevéssé, míg az esetlegesen lerakódó vasoxidokra fokozottan érzékenyek.

Az átfolyásmérő részei

• (1) beömlőkeresztmetszet
• (2) V-alakú elosztótér
• (3) a főáram kimenete
• (4) mellékáramkör 

A beérkező térfogatáram az egyik mellékáramkörön visszaáramolva a főáramot eltéríti az ellenkező irányba, majd a jelenség megismétlődik. A mellékáramkör által eltérített főáram irányváltozásait szenzorok érzékelik s impulzusokat indukálnak, amelyeket a hőszámláló egység érzékel és számol. Mivel a térfogatárammérő mozgó alkatrészt nem tartalmaz, a készülék élettartama elvileg korlátlan.

A Venturi-elven működő mérőknél a csőkeresztmetszet szűkítése különböző vízsebességeket és nyomásviszonyokat hoz létre. Az átáramlás kiértékelése a p1 és p2 pontok közötti

nyomáskülönbség mérése által történik. A mérési eljárás előnye, hogy nincs mozgó alkatrész s ezáltal nincs kopásnak kitéve, valamint karbantartást sem igényel.

Visszacsapó elem alkalmazása

Az áramlásmérők üzembiztonsága szempontjából sok gondot okoz a fűtési hálózatok szennyezettsége. Hasonlóan gyakori eset, elsősorban szekunder hálózatoknál, hogy a töltő-ürítő csonk az áramlásmérő után van s áthelyezése az áramlásmérő elé, a szűrővel védett szakaszba valamilyen ok miatt nem lehetséges. Erre a helyzetre javasolható szűrő telepítése az áramlásmérő után is, vagy a mérő csonkjába illeszthető speciális visszacsapóelem, amely feltöltéskor megakadályozza a szennyezett közeg bejutását az áramlásmérőbe.

A térfogatárammérő kiválasztásának szempontjai

• pontossági igény,
• az elfogyasztható nyomásveszteség érték,
• a fűtőközeg hőmérséklete,
• a fűtési rendszer minimális és maximális térfogatárama.

Az elmondottakat egy példán keresztül mutatjuk be. Általában a kis hőigényű lakások, üzletek mérősítésénél jelentkeznek a problémák, ugyanis a leghidegebb időjárásra méretezett fűtési rendszer csak ritkán adja le a maximális teljesítményt. A fűtési idény nagy részében s különösen az őszi tavaszi ún. átmeneti időszakban a csúcsteljesítmény 15-20%-án dolgozik. Ilyenkor az átáramló fűtőközeg mennyisége az áramlásmérő ún. megszólalási és pontossági méréshatára között van, ami jelentős mérési pontatlanságot eredményezhet, ha ehhez az állapothoz még alacsony hőmérsékletkülönbség is társul.

Legyen a lakás maximális hőigénye 15 kW, az átlagos pedig 10 kW. 20 °C hőfoklépcsőjű fűtőközeget feltételezve a maximális teljesítményhez 0,75 m³/h, míg az átlagoshoz 0,5 m³/h átáramló fűtőközeg tartozik. A kereskedelemben kapható áramlásmérő 0,6 m³/h-ás vagy 1,5 m³/h-ás. Mivel az elsődleges feladat a minél pontosabb mérés, ezért a kisebb teljesítményűt kell választani, ugyanis rövid ideig valamennyi mérő 20-25%-al túlterhelhető. A nagyobb mérő alkalmazásakor fennáll annak a veszélye, hogy az átmeneti időszakban az átáramló mennyiség kisebb lesz a pontossági méréshatárnál (60 l/h) és a kevésbé pontos hőmennyiségmérők pontatlanná válnak.

A szivattyúteljesítmény ellenőrzése

Az áramlásmérő kiválasztásakor (után) a fűtési rendszerben lévő szivattyú teljesítményét is ellenőrizni kell, megfelelő-e az áramlásmérő belső ellenállásának legyőzésére. El kell kerülni a túl nagy áramlásmérő alkalmazását, csak azért, hogy a fellépő nyomásveszteség alacsony értékű maradjon.

Helyesebb nagyobb szivattyút választani!

Szivattyús fűtési rendszereknél az áramlásmérő méretét úgy kell megválasztani, hogy a szivattyú szállítási teljesítménye kisebb legyen, mint Qn.

A térfogatárammérő telepítése

• Elsősorban a visszatérő fűtési vezetékbe.
• A mérőn lévő nyíl iránya azonos legyen a fűtőközeg áramlási irányával.
• Jól hozzáférhető helyre kerüljön.
• Az egysugaras (ET) és a Woltmann (WP) típusú mérők vízszintesen és függőlegesen is beépíthetők, de vízszintes beépítés esetén a mérő számlapja mindig vízszintes és felülről olvasható legyen.
• A többsugaras mérők vagy csak vízszintesen, vagy csak függőlegesen építhetők be.
• A mérők elé és után elzárószerelvény kerüljön, s a mérő hosszával azonos méretű közdarabot kell a helyszínen tartani, az újrahitelesítés vagy a javítás időtartamára.
• Amennyiben nincs a fűtési rendszerben szennyfogó, úgy azt a mérőhöz minél közelebb kell elhelyezni. Ha a fűtési rendszer töltése a mérő után, a szűrővel nem védett oldalon történik, akkor vagy a töltés helyét kell áttelepíteni a szűrő elé, vagy a mérő után is szűrőt kell beépíteni.
• A mérő beépítése előtt a csőhálózatot igen gondosan át kell öblíteni.

Telepítési hibák

• Az áramlásmérő „túl nagy”, azaz nincs összhangban a névleges teljesítmény a ténylegesen átáramló közegmennyiséggel, ezáltal a mérő kevesebbszer ad impulzusokat, ritkábban történik mérés, egyes hőmérsékletváltozások kimaradnak, így a mérés pontossága nem éri el a kívánt (előírt) mértéket.
• A vízszintesen beépíthető mérőt elforgatják, azaz a számlapja nem vízszintes és nem felfelé néz.
• A vízszintesen beépíthető többsugaras mérőt függőleges csővezetékbe szerelik.
• A csőhálózatot nem öblítik át s a szennyeződések eltömítik a mérőt.