Deze pagina bespreekt de algemene werking van warmte- en koudemeters, en de verschillende meettechnieken die kunnen gebruikt worden.
Principe
Wanneer warmte of koude getransporteerd wordt aan de hand van een medium, vaak water of water met glycol, wordt de hoeveelheid afgegeven warmte of koude bepaald aan de hand van drie metingen:
- volume (V),
- aanvoertemperatuur (Taanvoer),
- retourtemperatuur (Tretour)
Met de bekomen meetresultaten kan vervolgens de energie berekend worden. Een warmtemeter bestaat dus uit 3 componenten:
- een component om temperatuur te meten
- een component om het debiet te meten
- een component die op basis van deze 2 metingen de hoeveelheid warmte berekent.
Deze 3 componenten kunnen in 1 omkasting (= 1 product) aangekocht worden of zelf samengesteld.
In functie van de grootte van het debiet en de warmtestroom bestaan warmtemeters in verschillende uitvoeringen. Vooral het uitzicht en omvang (diameter/lengte) van de debietsmeter wordt sterk beïnvloed door de te meten debieten. Onderstaande figuur toont verschillende groottes. Het valt duidelijk op dat meters voor kleinere debieten een draadaansluiting hebben, terwijl dat voor meters voor grotere debieten een flensaansluiting is.
Voorbeelden van warmtemeters bestaande uit een debietmeter (1), twee temperatuursondes (2) en een afleesunit (3).
In de meeste gevallen zullen de leidingen waar de warmtemeter werd ingebouwd echter geïsoleerd zijn, waardoor deze componenten mogelijks niet meer allemaal duidelijk zichtbaar zijn.
Voorbeeld van een sensor voor de bewaking van de installatie, deze meet het debiet en 1 temperatuur. Deze is dus niet geschikt voor het meten van warmte.
Meting Temperatuur
Voor energieberekeningen moet de temperatuur altijd als de thermodynamische temperatuur met de SI-eenheid Kelvin uitgedrukt worden. De omrekening van graden Celsius naar Kelvin gebeurt als volgt:
T[K]=T[°C] + 273,15
Zo komt 0°C overeen met 273,15K en 20°C met 293,15K.
De waarde van een temperatuurverschil is dezelfde, of deze nu uitgedrukt is in °C of in K. Toch zullen de temperatuurverschillen hier altijd in K uitgedrukt worden omdat ze bedoeld zijn voor een energieberekening. Als symbool wordt de temperatuur aangeduid met een T of thèta Θ.
De temperatuursensoren bij warmte- en koudemeters zijn vaak weerstandsthermometers. Deze thermometers zijn gebaseerd op het verschijnsel dat de elektrische weerstand van een materiaal afhankelijk is van de temperatuur. Veel gebruikte materialen hiervoor zijn nikkel en platinum. Beide materialen hebben een zo goed als lineair verloop van de weerstand bij temperatuursverandering.
Een Pt500-sensor bijvoorbeeld is een sensor gemaakt uit platinum (Pt) en heeft een weerstand van 500 ohm bij 0 °C. Bij een hogere temperatuur zal deze weerstand hoger zijn (+2 ohm per K). Als alternatief op de Pt500 worden soms ook Pt100 of Pt1000 sensoren gebruikt. De verschillende type temperatuursensoren zijn niet zozeer nauwkeuriger of onnauwkeuriger, maar wanneer de weerstandsverandering per Kelvin groter is, kan de temperatuur wel met een hogere resolutie gemeten worden. Tabel 1 hieronder toont voor deze 3 type sensoren de weerstand bij 0°C en de weerstandsverandering bij een temperatuursverandering van 1°C of 1K.
Temperatuursensor | Weerstand bij 0°C | Weerstandsverandering bij verschil van 1K |
---|---|---|
Pt100 | 100 ohm | 0,4 ohm/K |
Pt500 | 500 ohm | 2 ohm/K |
Pt1000 | 1000 ohm | 4 ohm/K |
Meting Debiet
Er zijn verschillende principes voor het meten van een debiet. De meest courante zijn het mechanisch, ultrasoon en elektromagnetisch principe. Deze worden op deze pagina toegelicht. Elk van deze meetprincipes heeft zijn eigen kenmerkende nauwkeurigheden binnen een bepaald meetbereik.
Berekening warmte
De getransporteerde warmte wordt berekend met volgende vergelijking:
warmte = k * V * ∆Θ = k * V * (Taanvoer-Tretour)
Met daarin volgende parameters:
- het volume (V) van het medium (vaak water, al dan niet met glycol),
- het temperatuurverschil (∆Θ) van het medium tussen de twee meetpunten, vaak is dit tussen de vertrek- en retourleiding,
- een factor (k). Deze factor brengt de massadichtheid en de warmtecapaciteit van het medium in rekening en is dus afhankelijk van de samenstelling en de condities (voornamelijk temperatuur) van het medium.