Mechanikus, szárnykerekes áramlás- és hőmennyiségmérők előnyei és hátrányai

A mechanikus, szárnykerekes áramlás- és hőmennyiségmérők évtizedeken keresztül meghatározó szerepet töltöttek be:

• társasházi fűtési rendszerekben,

• távhőszolgáltatásban,

• ipari hőközpontokban,

• és épületgépészeti rendszerekben.

Bár az ultrahangos technológia napjainkban egyre nagyobb teret nyer, a mechanikus mérők továbbra is széles körben alkalmazott, megbízható és költséghatékony megoldásnak számítanak számos felhasználási területen.

Különösen fontos megérteni, hogy bizonyos üzemállapotokban és szennyezett rendszerekben a mechanikus mérők sokszor kevésbé érzékenyek bizonyos hibajelenségekre, amelyek az ultrahangos technológiánál komolyabb problémát okozhatnak.

A mechanikus mérők működési elve

A szárnykerekes áramlásmérők működése egyszerű mechanikai elven alapul.

Az átáramló közeg:

• forgásba hoz egy turbinát vagy szárnykereket,

• a forgási sebesség arányos lesz a térfogatárammal,

• az elektronika vagy mechanikus számláló ebből számolja az átfolyt mennyiséget.

A hőmennyiségmérők esetében ehhez társul:

• előremenő hőmérséklet mérés,

• visszatérő hőmérséklet mérés.

A hőenergia számítása:

Q = dot{m} cdot c_p cdot Delta T

A mechanikus mérők tehát ugyanazt a hőtechnikai alapelvet használják, mint az ultrahangos rendszerek — a különbség az áramlásmérés módjában van.

A mechanikus mérők legnagyobb előnyei

1. Egyszerű és kiforrott technológia

A mechanikus mérők:

• évtizedek óta használatban vannak,

• jól ismert technológiát képviselnek,

• egyszerűen javíthatók,

• és könnyen ellenőrizhetők.

A működésük könnyen érthető:

• ami átfolyik, az megforgatja a kereket.

Ez sok üzemeltető számára biztonságérzetet jelent.

2. Kevésbé érzékenyek bizonyos ultrahangos hibákra

Az ultrahangos mérőkkel szemben a mechanikus mérők több esetben kevésbé érzékenyek:

Légbuborékokra

Az ultrahangos mérőknél:

• a levegő megszakíthatja az ultrahang terjedését,

• jelvesztést,

• mérési hibát,

• hibakódot okozhat.

Mechanikus mérőknél kisebb mennyiségű levegő:

• gyakran nem okoz azonnali működési problémát,

• a rotor tovább foroghat,

• a mérés folytatódik.

Ez különösen:

• régi társasházi rendszereknél,

• gyakran levegősödő strangoknál,

• szezonálisan ürített rendszereknél

jelent előnyt.

Pulzáló áramlásra

Az ultrahangos mérők bizonyos típusai érzékenyek lehetnek:

• gyors szelepmozgásokra,

• szivattyúindításokra,

• változó áramlási profilra.

A mechanikus rotor viszont bizonyos mértékig:

• mechanikai tehetetlenséggel rendelkezik,

• kisimíthatja az áramlási ingadozásokat.

Ez stabilabb pillanatnyi értékeket eredményezhet zajos hidraulikai környezetben.

Elektromágneses és elektronikai zavarokra

A mechanikus mérők alapműködése:

• nem ultrahangon,

• nem digitális időmérésen,

• hanem közvetlen mechanikai mozgáson alapul.

Ezért:

• kevésbé érzékenyek elektronikai zajra,

• kisebb a jelfeldolgozási bizonytalanság,

• egyszerűbb elektronikával is működhetnek.

3. Alacsonyabb beruházási költség

A mechanikus mérők sok esetben:

• olcsóbbak,

• egyszerűbben cserélhetők,

• kisebb rendszereknél gazdaságosabbak.

Ezért:

• társasházi almérésnél,

• kisebb lakásmérőknél,

• egyszerű fűtési rendszereknél

még ma is gyakori választásnak számítanak.

A mechanikus mérők hátrányai

1. Mechanikai kopás

A legnagyobb hátrány:

• a forgó alkatrészek kopása.

A rotor:

• csapágyazása,

• tengelye,

• lapátkereke

az évek során elhasználódik.

Ennek következménye:

• pontosságromlás,

• megnövekedett indulási küszöb,

• alacsony térfogatáramok hibás mérése.

2. Érzékenység szennyeződésre

Bár bizonyos hibákkal szemben ellenállóbbak, a mechanikus mérők:

• fizikailag érzékenyek a lerakódásokra.

Különösen problémás:

• magnetit,

• feketeiszap,

• rozsda,

• homok,

• vízkő.

A szennyeződés:

• fékezheti a rotort,

• megszorulást okozhat,

• teljes leállást eredményezhet.

Ultrahangos mérőknél ilyen mechanikus blokkolás nem létezik.

3. Nagyobb nyomásveszteség

A szárnykerék akadályt képez az áramlásban.

Ez:

• nyomásesést,

• energiaveszteséget,

• nagyobb szivattyúzási igényt

okoz.

Ultrahangos mérőknél a mérőcső szinte akadálymentes.

4. Rövidebb hosszú távú stabilitás

A mechanikus mérők:

• fokozatosan öregszenek,

• kalibrációjuk lassabban eltolódhat.

Az ultrahangos rendszerekben:

• nincs mechanikai kopás,

• kisebb a drift,

• hosszabb a mérési stabilitás.

Ezért:

• hosszú hitelesítési ciklusoknál,

• távfelügyeleti rendszereknél,

• modern BMS rendszerekben

az ultrahangos technológia előnyösebb.

Milyen rendszerekben működnek jól a mechanikus mérők?

A mechanikus rendszerek különösen jól használhatók:

• kisebb társasházakban,

• tiszta vizes rendszerekben,

• stabil hidraulikai környezetben,

• alacsony költségű projektekben.

Megfelelő:

• szűrés,

• iszapleválasztás,

• vízkezelés

mellett hosszú ideig megbízhatóan működhetnek.

Mikor előnyösebb az ultrahangos technológia?

Az ultrahangos mérők előnye különösen:

• változó térfogatáramnál,

• modern inverteres rendszereknél,

• fan-coilos hűtésnél,

• távhő rendszereknél,

• digitális adatgyűjtésnél,

• hosszú hitelesítési ciklusnál

jelentkezik.

Mivel nincs bennük mozgó alkatrész:

• kisebb a karbantartási igény,

• stabilabb a hosszú távú pontosság,

• kevésbé érzékenyek a mechanikus kopásra.

Szakmai összegzés

A mechanikus, szárnykerekes áramlás- és hőmennyiségmérők ma is életképes és sok esetben gazdaságos megoldást jelentenek.

Legnagyobb előnyeik:

• egyszerű működés,

• alacsony ár,

• jól ismert technológia,

• bizonyos hidraulikai zavarokkal szembeni stabilitás.

Különösen fontos, hogy:

• kisebb levegősödés,

• pulzáló áramlás,

• instabil áramlási profil

esetén gyakran kevésbé érzékenyek, mint egyes ultrahangos mérők.

Hátrányuk ugyanakkor:

• a mechanikai kopás,

• a rotor szennyeződésre való érzékenysége,

• a nagyobb nyomásveszteség,

• és a hosszú távú pontosságromlás.

A korszerű épületgépészetben ezért ma már gyakori:

• kisebb rendszereknél mechanikus,

• nagyobb és modern rendszereknél ultrahangos

technológia alkalmazása.

Magyar szakirodalom és szakmai források

1. Sztraka Lajos: Méréstechnika biomérnököknek
   MeRSZ – Magyar Elektronikus Referenciamű Szolgáltatás
   https://mersz.hu

2. Hőmennyiségmérők típusai és működési elve
   SZRFK szakmai cikk
   https://szrfk.hu

3. Épületgépészeti méréstechnika és szabályozás
   Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem jegyzetek.

4. Oventrop, Siemens, Danfoss és Kamstrup műszaki dokumentációk.

5. Magyar Épületgépészet szaklap — hőmennyiségmérési és hidraulikai cikkek.

6. EN 1434 szabvány — Hőmennyiségmérők európai szabványa.