Приборы учёта ресурсов (электроэнергии, воды, газа) прочно вошли в нашу жизнь и каждому из нас так или иначе приходится с ними сталкиваться — при выборе и покупке, установке, ремонте, поверке и прочих подобных операциях.
Для того, чтобы осмысленно подходить к выбору и эксплуатации таких приборов, нужно представлять себе принципы их работы и их потребительские качества — в этой статье мы познакомимся с типами бытовых счётчиков воды и разберём их особенности, влияющие на качество их работы, точность измерения количества воды и долговечность при эксплуатации.
Типы счётчиков
Все приборы учёта расхода воды можно разделить на несколько групп в зависимости от их физического устройства и принадлежности к той или иной категории «умных» устройств. Коротко, это деление можно представить в виде списка из двух пунктов:
- «Обычные» водосчётчики
- «Умные» электронные водосчётчики
В первой части этой статьи мы поговорим о классических счётчиках воды и принципах их работы, а далее разберём основные типы умных электронных водосчётчиков.
Важно понимать: к какой бы категории (обычной или умной) не принадлежал счётчик, его основа всегда использует одни и те же физические принципы для измерения расхода протекающей воды, в электронных счётчиках к этой «классической» основе только добавляется электронная надстройка с различными дополнительными функциями.
Физические принципы работы счётчиков
Итак, рассмотрим физические принципы, использующихся для измерения объёма протекающей жидкости (воды). Все эти принципы различаются по степени точности и эксплуатационным качествам при использовании в реальных приборах учёта. К основным принципам, использующимся в счётчиках расхода воды можно отнести:
- Механический (тахометрический)
- Ультразвуковой
- Магнитный
- Вихревой
Применительно к рассматриваемой в этой статье теме, нас в основном будет интересовать первый (механический) принцип контроля объёма протекающей воды, остальные (ультразвуковой, магнитный, вихревой) являются довольно экзотическими и практически не применяются в быту для тарификации расхода воды.
Но, тем не менее, мы вкратце рассмотрим все вышеупомянутые принципы работы водосчётчиков.
Механический (тахометрический)
В этом типе счётчиков в канал с протекающей водой помещается механический элемент в виде крыльчатки или турбины и вращательный момент тем или иным способом передаётся на устройство подсчёта количества оборотов — чем сильнее поток воды, тем быстрее вращается подвижный элемент и тем быстрее нарастают показания счётчика.
Выбор того или иного подвижного элемента (крыльчатки или турбины) обусловлен их физическими свойствами и турбины применяются для счётчиков, устанавливаемых на трубах с интенсивным потоком воды, а крыльчатки — на каналах с небольшим или средним потоком (именно системы с крыльчаткой наиболее часто устанавливаются в квартирных водосчётчиках). Также нужно отметить, что счётчики с турбинами плохо ведут себя в ситуациях ослабления потока воды и в этом случае погрешность их измерения возрастает, а крыльчатка, наоборот, плохо реагирует на чрезмерное увеличение скорости потока воды и в этом случае может просто разрушится.
По типу съёма и передачи вращения крыльчатки механические счётчики разделяются на «мокрые» и «сухие». В «мокрых» весь механизм находится во влажной среде и передает вращательный момент чисто механическим способом при помощи системы шестерней. Это, конечно, не лучшим образом сказывается на долговечности самого счётчика, поскольку все детали механизма подвержены воздействию протекающей воды и примесей, находящихся в ней.
Большинство квартирных счётчиков строятся по «сухой» схеме, когда измерительная и накапливающая показания части разделены между собой — крыльчатка непосредственно контактирует с водой, а (механический или электронный) счётчик отделены от воды герметичной перегородкой. Механический момент вращения в этой системе передаётся через магнитные кольца. Этот способ более предпочтителен из-за значительно большего ресурса работы счётчика и этот способ наиболее широко используется на практике.
Ультразвуковой
Это принцип, который наиболее часто используется в промышленности для контроля объёма протекающих жидкостей. Благодаря своим физическим свойствам он обеспечивает хорошую точность измерения и не использует для своей работы подвижных механических частей (что особенно полезно для контроля объёма агрессивных жидкостей на производстве).
Из недостатков счётчиков, основанных на этом принципе, следует отметить необходимость в постоянном электрическом питании от аккумуляторных батарей или электрической сети через соответствующий блок питания.
Магнитный
Этот тип водосчётчиков основан на принципе изменения электромагнитного поля под воздействием объёма протекающей жидкости. К достоинствам этого метода можно также (как и в случае ультразвуковых счётчиков) отнести хорошую точность, отсутствие подвижных механических деталей, возможность работы в агрессивных средах.
К недостаткам можно отнести необходимость постоянного электропитания и зависимость от загрязнения и деградации со временем внутренней поверхности труб.
Вихревой
Эти водосчётчики в своей работе используют свойства жидкостей создавать в своём потоке завихрения. Канал протекания жидкости в этих счётчиках сделан таким образом, что чем быстрее движется жидкость, тем больше образуется вихрей. Этот тип счётчиков чувствителен к качеству протекающей воды и, как уже было отмечено выше, практически не используется в быту для тарификации расхода воды.
Дополнительная классификация
Также существует разделение счётчиков по количеству каналов по которым протекает вода:
- Одноканальные
- Двухканальные
- Многоканальные
В контексте данной статьи и рассматриваемого вопроса нас будут интересовать только одноканальные счётчики воды, которые в основном используются в быту.
Также счётчики делятся на несколько категорий по температуре контролируемой воды:
- Для холодной воды от 5 до 40 °С (имеют в своём оформлении синий цвет)
- Для горячей воды от 40 до 90 °С (имеют в своём оформлении красный цвет)
- Универсальные (как правило, серого цвета)
Существуют ещё счётчики, укомплектованные импульсным выходом для подключения к различным электронным системам сбора данных о расходе воды. При прочих равных лучше выбирать такие счётчики — в будущем вам может понадобится подключить их к электронной системе тарификации.
Итак, мы выяснили, что наиболее популярными и используемыми для тарификации расхода воды в сфере ЖКХ являются одноканальные механические счётчики воды с «крыльчаткой», построенные по «сухой» схеме.
Это основа большинства «обычных» и, как мы увидим в дальнейшем, «умных» водосчётчиков.
Прочие параметры
Счётчики расхода воды как технические устройства обладают целым рядом важных параметров, которые характеризуют их свойства и применимость в тех или иных конкретных условиях. Все эти параметры указываются производителем как в сопроводительной документации, так и на лицевой стороне самого прибора. Далее мы рассмотрим основные параметры счётчиков расхода воды.
Диаметр условного прохода (Ду). Обычно в сфере ЖКХ применяются счётчики с Ду равным 15 или 20 мм. В данном случае на иллюстрации мы видим счётчик с Ду 15.
Максимальный (Qm) и номинальный (Qn) расход воды. Этот параметр измеряется в кубических метрах в час. В нашем случае Qn равен 1,5 м³/час.
Класс точности. Он может быть категории «А» (±1%) или «В» (±2%). На рассматриваемом счётчике надпись B-H означает соответствие работы прибора классу B при горизонтальной установке, а надпись A-V означает соответствие работы прибора классу A при вертикальной установке.
Температура воды. Надпись 5°С - 90°С означает, что перед нами универсальный счётчик для холодной или горячей воды.
Максимальное давление. Этот параметр определяет максимально допустимое давление воды в системе. В нашем случае это 1,6 Мпа.
Поверочный интервал. Указывается в паспорте и для счетчиков холодной воды обычно составляет 6 лет и 4 года для горячей.
Более подробно узнать о дополнительных параметрах счётчиков вы можете из нашей статьи Особенности бытовых счетчиков воды.
Умные электронные счётчики воды
Устройство и физические принципы работы водосчётчиков мы рассмотрели, теперь переходим к знакомству с категорией современных «умных» счётчиков для применения в сфере ЖКХ.
Преимущества современных умных счётчиков настолько очевидны, что мы не будем на этом останавливаться подробно, перечислим только их вкратце, это: автоматическая передача показаний управляющей компании, возможность работы по многотарифным планам, наличие «личного кабинета» и возможности управлять своим счётом через интернет, а также множество других дополнительных возможностей и удобств.
Теперь подробнее поговорим об устройстве и особенностей умных электронных водосчётчиков.
Как уже упоминалось ранее, все умные счётчики основаны на тех же физических принципах, что и их «обычные» (в нашем случае механические) водосчётчики. Большинство умных счётчиков использует в качестве основы «сухую» схему с крыльчаткой, передавая данные о количестве её оборотов различными способами, в основном при помощи магнита и датчика Холла.
Конструктивно типичный «умный» счётчик представляет собой «традиционную» основу из латунного корпуса с каналом для протока воды и находящейся в нём крыльчаткой. Канал и крыльчатка герметично изолированы от остального содержимого счётчика.
Электронная часть счётчика представляет собой «нашлёпку» с электронным содержимым (платами, индикатором и батареей питания), которое и реализует «умные» функции счётчика.
Электроника умного счётчика
С механической частью водосчётчиков мы разобрались и хорошо представляем себе её устройство, теперь поговорим об устройстве электроники счётчика.
В состав электроники типичного умного счётчика входят:
- плата микроконтроллера, который реализует все умные функции системы
- дисплей и (опционально) блок кнопок
- модуль беспроводной связи
- батарея и схема питания
Связь с облачным сервисом или базовой станцией управляющей компании может осуществляться умным счётчиком различными способами и по различным каналам и протоколам. Это тема для отдельной большой статьи, здесь мы только отметим наиболее популярные на сегодня решения.
- Беспроводная связь по LoRa (LoRaWAN) по модели счётчик — базовая станция
- Сотовая связь NB-IoT по модели счётчик с SIM-картой — сеть сотового оператора
- Передача данных по Wi-Fi
- Прочие каналы и протоколы связи
Также нужно отметить, что умные счётчики могут как напрямую взаимодействовать с «базовыми» сервисами (сотового оператора или управляющей компании), так и через специальные «хабы» (или «ноды»). Существует два популярных варианта подобных решений.
- Хаб устанавливается рядом со счётчиками и соединяется с ними проводным способом. Счётчики передают данные хабу по проводам, а хаб беспроводным (или в некоторых случаях проводным) способом предаёт эти данные дальше в систему.
- В доме устанавливается многоквартирный хаб, который собирает информацию с приборов учёта каждой квартиры, и далее передаёт её в систему управляющей компании.
Батарейное питание умных счётчиков
Здесь нужно сказать несколько слов об автономном питании умных счётчиков. Все подобные приборы проектируются с учётом непрерывной работы от встроенной батареи питания как минимум в течение 6-и лет, иначе издержки и неудобства при необходимости заменить батарею питания (для всего парка из множества подключённых устройств) превысят все выгоды от использования умных счётчиков.
Заключение
В этой статье мы рассмотрели устройство и основные принципы работы бытовых счётчиков расхода воды в сфере ЖКХ. Теперь вы хорошо понимаете как устроены подобные счётчики и в чём отличия и особенности «обычных» и «умных» водосчётчиков.
