Centralizovaný systém měření spotřeby tepla, studené a teplé vody v bytech - denostupňová metoda.

1.Úvod

Princip měření denostupňové metody spočívá v trvalém měření vnitřní teploty bytu, venkovní teploty a v průběžném výpočtu rozdílu těchto teplot v probíhajícím čase.

Výsledky výpočtů (denostupně) se trvale zaznamenávají v paměti měřicího systému a každému uživateli se spolu s vnitřní teplotou bytu a venkovní teplotou, zobrazují na displeji měřicí jednotky umístěné v každém bytě. Pro výpočet mají všechny byty stejnou venkovní teplotu, všem plyne stejný čas, ale mají různé vnitřní teploty bytu. Centrálně odečtené hodnoty takto zaregistrovaných denostupňů ze všech bytů, se po topné sezóně použijí pro rozúčtování nákladů.

Uveďme si příklad pro pochopení výpočtu denostupňů a tedy teplotní náročnosti vytápění bytu.

Jaká je teplotní náročnost na vytápění bytu na teplotu 20^oC, při venkovní teplotě +12^oC a při teplotě -12^oC ? Pro zjednodušení uvažujme tyto teploty konstantní během posuzované doby jednoho dne. Dosaďme si nyní do vzorce pro výpočet denostupňů.

pro

 t_ext = +12^oC ( 20 - 12 ) x 1 = 8 DNS

 t_ext = -12^oC ( 20 -(-12)) x 1 = 32 DNS



Z výpočtů vyplývá, že pro dosažení stejné vnitřní teploty bytu při venkovní teplotě -12^oC je třeba dodávat čtyřikrát větší tepelný výkon než při venkovní teplotě +12^oC. Měřicí systém v případě venkovní teploty +12^oC zaregistruje ve své paměti 8 denostupňů a v případě venkovní teploty - 12^oC zaregistruje 32 denostupňů. Právě v rozlišení tepelné náročnosti, při stejné vnitřní teplotě bytu a rozdílné venkovní teplotě je síla a význam denostupňové metody. Druhou významnou vlastností, vycházející z principu metody měření je, že naměřené údaje se nekorigují koeficienty a do výsledků měření se automaticky promítají tepelné toky mezi byty. Vliv tepelných toků, zvláště při rozdílném chování sousedních uživatelů, jsou při klasickém měření na radiátorech metodickou chybou a nelze je nijak korigovat.

Praktickým zařízením využívajícím denostupňovou metodu je vyráběný a nasazovaný Centralizovaný měřicí systém MV1 od firmy Lomex Blansko.


2. Popis Centralizovaného měřicího systému MV 1 rozdělovače nákladů.
Základ systému tvoří bytové měřicí jednotky (BMJ), sběrnicově propojené s centrální jednotkou (CJ), umístěnou v rozvaděči ve společných prostorách domu. Ke každé BMJ je připojeno bytové teplotní čidlo, v případě rozšířeného systému MV1.1 také průtokoměry pro studenou a teplou užitkovou vodu (SV a TUV). U rozlehlejších bytů se používají dvě teplotní čidla. BMJ je zpravidla umístěna v blízkosti vertikálních rozvodů vody, kde je také provedeno sběrnicové propojení systému. Bytové teplotní čidlo pro měření tepelné pohody bytu je nainstalováno v místě stanovené projektem, kde se snímá střední teplota bytu. Čidlo venkovní teploty je společné pro všechny BMJ a prostřednictvím CJ a sběrnice RS 485 se informace o venkovní teplotě předává do všech BMJ.


Systém je řešen modulárně ve dvou variantách :

MV1.0 Měření tepelné pohody (TP)- rozdělovač topných nákladů obytného domu na základě skutečně užívané teploty každého bytu (tepelné pohody).

Měření tepelné pohody je v činnosti pouze v topném období .Registrace se automaticky zastavuje při venkovní teplotě vyšší jako 17^oC, nebo jestliže venkovní teplota je vyšší jako teplota v bytě, nebo je-li teplota v bytě mimo rozsah +10^oC až +30^oC.

MV1.1 Měření tepelné pohody, měření spotřeby studené a teplé užitkové vody (TP,SV,TUV). Pro měření studené a teplé užitkové vody systém používá bytové indukční průtokoměry. Průtokoměry se vyznačují vysokou životností a nalézají významné uplatnění v lokalitách s vysokým výskytem pevných částic ve vodě, kde klasické mechanické vodoměry selhávají.

Již instalovaný systém MV 1.0 lze dle potřeby rozšířit na MV 1.1.



Části systému

Centrální jednotka
Umožňuje připojení až 992 bytových měřicích jednotek. CJ řídí a vyhodnocuje funkční test BMJ a provádí periodický sběr údajů ze všech BMJ a registruje je v paměti CJ. Současně také CJ měří venkovní teplotu. Pro odečet údajů z CJ lze použít klávesnici a displej, které jsou součástí CJ, nebo lze naměřené údaje přenést přes konektor sběrnice RS 232 do přenosného počitače, nebo koncentrátoru PSION, případně do přenosového systému dálkového přenosu dat.

Bytová měřicí jednotka
Bytová měřicí jednotka měří teplotu v bytě, vypočítává denostupně a vyhodnocuje údaje z bytových indukčních průtokoměrů. Na displeji se postupně automaticky zobrazuje počet denostupňů, vnitřní a venkovní teplota, množství spotřebované SV, množství spotřebované TUV teplejší jako 45^oC a množství TUV chladnější jako 45^oC.

Bytové teplotní čidlo
Je tvořeno platinovým teploměrem PT 100, zapuštěným do vnitřní zdi a chráněné tepelně izolační destičkou. S BMJ je propojeno čtyřvodičovým kabelem. Zaručovaná přesnost měření v rozsahu +10^oC až +30^oC je 0,1^oC.

Vnější teplotní čidlo
Je tvořeno jedním nebo dvěma platinovými teploměry PT100 pro venkovní prostředí. S CJ je propojeno čtyřvodičovým kabelem. Zaručovaná přesnost měření v rozsahu -40^oC až + 40^oC je 0,2^oC.

Bytový indukční průtokoměr pro SV a TUV
Jde o novou generaci bytových vodoměrů umožňující nejen kvantitativní měření, ale měří se i kvalitativní funkce služby dodávky teplé užitkové vody teplotu vody menší nebo větší jako 45 ^oC.

Měřicí část průtokoměru tvoří hladká kruhovitá trubka z potravinářsky atestovaného materiálu. Funkce průtokoměru vychází z aplikace Faradayova indukčního principu. Jmenovitá světlost je 1/2 inch, připojovací závity G 3/4, maximální průtok Qmax = 3600 l/hod, jmenovitý průtok Qn =2500 l/hod, přechodový průtok Qt=200 l/hod, minimální průtok Qmin=50 l/hod, dovolený přetlak 1 Mpa, stupeň krytí IP 54, teplota proudicí vody +10^oC až +80^oC. Rozlišení měřeného údaje je 0,1 litru. Průtokoměr na TUV obsahuje teplotní čidlo pro rozlišení teploty vody. Průtokoměr není citlivý na tlakové rázy (napouštění WC) a vyznačuje vysokou životností a stálostí parametrů.


3.Praktické výsledky měření tepelné pohody
V současné době se první nasazené systémy dožívají 5 roků a lze již vyhodnotit zkušenosti z provozu. V první řadě je třeba říci, že na tyto systémy mohla být ze strany výrobní firmy, bez obav poskytnuta 5 letá záruka. Soubor opatření zabezpečujících technologii výroby, vedoucí k vysoké spolehlivosti výrobku, se ukázal jako krok správným směrem. Prakticky tak nulové provozní náklady uživatele za servis, či každoroční výměnu měřicích komponent, jsou významnými faktory rentability pořízené investice. Ne vždy jsou tyto parametry, ve snaze o předložení co nejnižší pořizovací ceny, firmami ucházejícími se o zakázku seriózně uváděny.

Obecně prosazování denostupňové metody brání mnohdy malá osvěta a také ochota se zamyslet nad fyzikální podstatou šíření tepla v bytech a jejich důsledcích pro rozdělování nákladů. To zdaleka neplatí vždy jen o uživatelích, ale také o odbornících jejichž názor je mnohdy komerčně motivační a často vydáván za absolutní pravdu..

Nyní k vlastním a uživatelským zkušenostem.

Jak již bylo řečeno, uživatel každého bytu může trvale sledovat průběh měřených údajů denostupňů, včetně údajů o vnitřní a venkovní teplotě bytu . Měření v celém domě je tak trvale pod kontrolou všech uživatelů. Mimo topnou sezónu je registrace vypnuta a do doby opětovného spuštění registrace má uživatel na displeji naměřené údaje, které si může porovnat s údaji v závěrečném vyúčtování. Při vyúčtování nejsou použity žádné zohledňující a diskutabilní koeficienty, ale pouze naměřený počet denostupňů a podlahová plocha bytu. Každý uživatel ví, a snadno si to může ověřit, že udržuje-li si v bytě nižší teplotu, pak na displeji bytové jednotky je menší počet zaregistrovaných denostupňů tudíž bude mít menší platbu. Tato srozumitelnost a přehlednost je uživateli velmi oceňována a vnáší důvěru v naměřené údaje a následné rozúčtování. Jen pro připomenutí - denostupňová metoda z principu respektuje tepelné toky přes stěny bytů a není třeba již žádných korekcí pomocí koeficientů. Odečet údajů a vlastní rozúčtování může provádět majitel objektu, nebo instalační firma nebo přímo pověřený pracovník společenství uživatelů nebo bytového družstva. Poslední způsob opět vede k minimalizaci provozních nákladů a je často používán. Rozúčtovací program je dodáván výrobní firmou, včetně krátkého zaškolení. Za dobu používání jsme se nesetkali od uživatelů s připomínkou k rozúčtování.

Nyní krátkou poznámku k odpůrcům denostupňové metody, v kterých určitě věta o udržované nižší teplotě, v minulém odstavci, opět probudila argumenty s trvale otevřeným oknem. Odpůrci velmi rádi tento argument používají aniž by kvantitativně nějak tento fakt vyjádřili. Prostě říkají, že otevřené okno je slabinou měření denostupňové metody. Jelikož jsme o tomto jevu chtěli vědět více, rozhodli jsme se pro řadu experimentů vlivu otevřeného okna. Stručně lze vyskytující se stavy popsat následovně. První stav, kdy je velmi mírně otevřené okno (tzv. škvíra) a dochází k malé výměně vzduchu. Je to stav viditelný na sídlištích a nahrazuje se tím jednorázové vyvětrání, které je méně pohodlné. Samozřejmě, že zde zbytečně uniká teplo.Velikost škvíry je zvolena tak, že uživatel ještě nepociťuje chlad z proudění má však pocit čerstvého vzduchu. U takto dlouhodobě otevřeného okna lze hovořit o viditelné krádeži tepla a to plýtváním a nelze to spolehlivě a plně žádnou metodou měření promítnout pouze do nákladů takto se chovajícího uživatele (přesuny tepla přes stěny). Přes základní složku při rozúčtování se tyto ztráty dostanou do nákladů všem uživatelům.Nemožnost tak úplného promítnutí těchto ztrát jen do nákladů takto se chovajícího uživatele, nic nemění na faktu, že je to zbytečné a lze to nazvat lajdáctvím. Při předávání měřicího systému jsou správci objektu a uživatelé seznámeni s funkcí a s postupy které vedou ke snížení jejich nákladů a vše další již záleží na nich. U všech nasazených systémů se popisovaný jev s plýtváním podařilo zcela minimalizovat a důkazem je zdokumentovaná doba návratnosti investice cca 2,5 roku [3].

Uvažujme druhý stav, kdy okno je hodně a dlouhodobě otevřené. Místnost se tak postupně stává neobyvatelná a z praktického hlediska tak nemá význam se touto situací zabývat. Teplotní ztráty jsou enormní a znemožňují i ostatním nájemníkům řádné užívání bytů viz. Občanský zákoník § 690.

Velmi ceněnou vlastností je, že při provádění odečtů není nutno chodit po bytech a odečty lze prakticky provést kdykoliv. Následně pak lze provést pracovní rozúčtování, z kterého lze vidět trendy hospodaření s teplem v domě. Stejně tak lze snadno u systému MV1.1 provést odečty spotřeby vody v bytech a provést srovnání s patním měřidlem. Tato funkce je správci služeb v domě velmi využívána a umožňuje mít dodávky vody do domu plně pod kontrolou. Bezproblémově lze tak udržet rozdíl patního měřidla a součtu náměrů z bytů v toleranci 5%.

Součástí systému jsou další, z pohledu uživatele, neviditelné funkce. Např. každý den se provádí kompletní diagnostika se zápisem případné chyby či pokusu uživatele o nelegální ovlivnění měření atd.


4. Rozúčtování dle denostupňové metody.
Je jednoduché a srozumitelné pro rozúčtovatele, především však pro konečného uživatele nájemníka. Po instalaci měřicího systému je provedeno zaškolení pověřeného správce, např. předsedy samosprávy, s kompetencí provádět centrální odečet. Obecně lze odečet a následné rozúčtování provádět více způsoby. Buď vše provádí výrobní nebo pověřená firma nebo jej může provádět vlastník objektu nebo pověřený pracovník samosprávy domu. Všechny uvedené varianty vycházejí ze stejného rozúčtovacího programu vytvořeného a spravovaného výrobní firmou měřicího systému. Používaný program je v souladu s platnou legislativou a vyhláškou a při novelách je průběžně aktualizován. Je použitelný na běžném stolním počítači v programu MS EXCEL nebo ve volně šiřitelném tabulkovém editoru software 602 PC SUITE. Vždy aktuální verzi bude možné si stáhnout z internetové stránky výrobní firmy. Na obr.1 je příklad rozúčtování pro bytový dům s 18 byty. Na každém podlaží jsou tři byty. Byty s kódem 1.00,2.00,3.00 jsou byty v nejnižším podlaží.

Po nahrání programu do počitače je třeba vyplnit sloupec1, se jmény uživatelů a dále sloupec 3 s velikostí podlahové plochy každého bytu. Do kolonky celkové náklady v sloupci 3 se dosadí rozúčtovaná finanční částka. V sloupci 6 se dosadí naměřené hodnoty denostupňů. Tyto hodnoty odečtené z centrální jednotky systému, zůstanou na displeji v měřicích jednotkách v bytech a uživatel má možnost kontroly. Zbývá ve sloupci 3 zvolit velikost základní složky. Teď již jen stisknout klávesu ENTER. V sloupci 17 se zobrazí výsledná platba všech bytů.

Základní složku pro výpočet je možné volit zcela minimální, např. 1%, neboť je již automaticky zakomponovaná do metody měření tím, že nelze naměřit nulovou spotřební složku ( v bytě je vždy určitá teplota). Obecně čím je větší spotřební složka, tím více se preferuje měření a tím je větší motiv k úsporám a v důvěryhodnost měření.



5. Závěr
Možnosti výpočetní techniky v současné době umožňují realizaci metod a principů, které v době zavádění měření v západoevropských zemích nebyly uskutečnitelné. Zhodnocení těchto užitných vlastností moderních zařízení právě v oblasti správy služeb dodávky tepla a vody, poskytuje Program na podporu oprav bytových domů postavených panelovou technologií, vyhlášený Ministerstvem pro místní rozvoj.
Domnívám se, že moderní zařízení by mělo vyhovovat následujícím požadavkům:

a) použitá metoda měření musí mít důvěru uživatele v naměřené údaje s motivací k vlastním úsporným opatřením měřené údaje musí být čitelné laickému uživateli, nejen instalační firmě
b) zařízení musí mít vysokou užitnou hodnotu, tj. přijatelné pořizovací náklady, nízké provozní náklady (minimální, nejlépe žádné každoroční výměny měřicích prvků, minimální náklady na odečet a rozúčtování), rychlou investiční návratnost, spolehlivost, životnost, záruku min. 2 roky, servis atd.
c) musí umožňovat vypínání registrace mimo topnou sezónu, nejlépe automaticky
d) zařízení musí mít autodiagnostiku k odhalení nelegálních zásahů do měření a k identifikaci závady (se zápisem doby trvání závady)
e) možnost centrálního odečtu bez vstupů do bytů (těžko lze v době rozvoje komunikace akceptovat pochůzkový sběr měřených údajů)
f) možnost provedení pracovního rozúčtování během topné sezóny podklady pro opatření k snížení nákladů


6. Použitá literatura

[1] Los M., Hoder K.: Účtování tepla uživateli bytu podle denostupňů, Teplo & Peníze č.8/1997, str. 134-140.
[2] Los M., Hoder K.: Tepelná pohoda - podklad pro účtování nákladů za teplo,Energie & Peníze, č.5-6/2000,str. 77-82.
[3] Los M.: Tepelná pohoda v bytě , Stavební listy, č.4/2000, str.54-55.
[4] Hoder K., Los M.: Sborník bytové vodoměry seminář, Tech-market Praha,5.září, 2000
[5] Hoder K,Los M.: Sborník Indikátory a systémy k rozdělování nákladů na teplo k vytápění, Tech-market Praha , 2000