Водомер

Водомер — это прибор учёта, предназначенный для измерения объёма воды, проходящей через трубопровод. Водомеры (также называемые счётчиками воды) относятся к классу расходомеров и используются для коммерческого и технического учёта водопотребления в жилых, административных, промышленных и коммунальных объектах. Основной функцией водомера является фиксация количества воды в кубических метрах (м³) или литрах, прошедшей через сечение трубы за определённый промежуток времени.

История

Первые попытки механического измерения расхода воды относятся к Древнему Риму, где для распределения воды из акведуков использовались калиброванные отверстия (калибры), но точного учёта объёма не велось. Прообраз современного водомера появился в XIX веке. В 1825 году английский инженер Уильям Крид запатентовал устройство для измерения воды, основанное на принципе вращения лопастного колеса. В 1851 году в США был запатентован первый коммерческий водомер конструкции Адольфа Шмидта, а в 1854 году — водомер с поршневым механизмом, созданный Джоном Томсоном.

В России массовое внедрение водомеров началось в конце XIX — начале XX века, преимущественно в крупных городах (Москва, Санкт-Петербург) для учёта водоснабжения доходных домов и промышленных предприятий. В советский период водомеры устанавливались в основном на промышленных объектах и в коммунальном хозяйстве, а в жилых домах индивидуальный учёт был редкостью. Массовая установка квартирных водомеров в России началась после принятия в 2009 году Федерального закона № 261-ФЗ «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности», который обязал оснащать жилые и нежилые помещения приборами учёта воды.

Классификация

Водомеры классифицируются по нескольким основным признакам: принципу действия, конструкции, метрологическим характеристикам и назначению.

По принципу действия

• Тахиметрические (механические) водомеры. Принцип действия основан на измерении числа оборотов крыльчатки или турбины, вращающейся под напором воды. Являются наиболее распространёнными благодаря низкой стоимости и простоте. Делятся на крыльчатые (для труб малого диаметра, до 40 мм) и турбинные (для труб большого диаметра, от 50 мм). Крыльчатые водомеры бывают одноструйными (вода поступает на крыльчатку одной струёй) и многоструйными (поток разделяется на несколько струй для повышения точности при малых расходах).
• Электромагнитные водомеры. Измерение основано на законе электромагнитной индукции Фарадея: при протекании электропроводной жидкости (воды) через магнитное поле в ней наводится ЭДС, пропорциональная скорости потока. Отличаются высокой точностью, отсутствием движущихся частей и возможностью измерения загрязнённых жидкостей. Требуют электропитания.
• Ультразвуковые водомеры. Используют эффект Доплера или времяпролётный метод. Ультразвуковой сигнал, посылаемый по потоку и против него, позволяет вычислить скорость движения воды. Обеспечивают высокую точность, не создают гидравлического сопротивления, могут работать с агрессивными средами. Требуют электропитания.
• Вихревые водомеры. Принцип действия основан на измерении частоты вихрей, образующихся при обтекании потоком воды тела обтекания (например, призмы). Частота вихрей пропорциональна скорости потока. Применяются в промышленности для учёта воды и других жидкостей.
• Водомеры с переменным перепадом давления. Измеряют расход по перепаду давления на сужающем устройстве (диафрагме, сопле). Требуют сложной системы датчиков и вторичной обработки сигнала. Используются в основном в технологических процессах.

По конструкции и назначению

• Квартирные (бытовые) водомеры. Предназначены для учёта холодной и горячей воды в квартирах и частных домах. Обычно имеют диаметр условного прохода (Ду) 15 или 20 мм, рассчитаны на расход до 3–5 м³/ч. Компактны, оснащаются импульсным выходом для дистанционной передачи данных.
• Промышленные водомеры. Устанавливаются на вводах водопровода в многоквартирные дома, на предприятиях, в котельных. Имеют Ду от 25 до 300 мм и более, рассчитаны на высокие расходы (до десятков тысяч м³/ч).
• Комбинированные водомеры. Состоят из двух измерительных блоков (крыльчатого и турбинного или крыльчатого и ультразвукового), автоматически переключающихся в зависимости от расхода. Обеспечивают высокую точность в широком диапазоне расходов.
• Счётчики горячей и холодной воды. Конструктивно различаются материалами уплотнений и подшипников, рассчитанными на разный температурный диапазон. Для горячей воды (до 90–130 °C) используются термостойкие материалы, для холодной (до 30–40 °C) — стандартные.

Устройство и принцип работы

Тахиметрический крыльчатый водомер

Основные элементы: корпус (латунный, бронзовый или полимерный), измерительная камера с крыльчаткой (вертушкой), магнитная муфта, передаточный механизм (редуктор) и счётное устройство (циферблат с роликами или стрелками).

Вода, проходя через корпус, попадает в измерительную камеру и приводит во вращение крыльчатку. Обороты крыльчатки через магнитную муфту (для герметизации внутренней полости) передаются на редуктор, который преобразует вращение в показания на счётном устройстве. Количество оборотов крыльчатки прямо пропорционально объёму прошедшей воды. Для защиты от обратного потока воды часто устанавливается обратный клапан.

Электромагнитный водомер

Состоит из измерительного участка трубы с двумя электродами и катушками, создающими магнитное поле, и электронного блока. При протекании воды, обладающей электропроводностью, в магнитном поле между электродами возникает разность потенциалов, пропорциональная средней скорости потока. Электронный блок усиливает и преобразует этот сигнал в значение объёмного расхода. Отсутствие движущихся частей снижает износ и гидравлические потери.

Метрологические характеристики

Основные характеристики водомера, определяющие его точность:

• Диаметр условного прохода (Ду) — номинальный внутренний диаметр присоединительных патрубков.
• Номинальный расход (Qn) — наибольший расход, при котором водомер может работать длительное время без превышения допустимой погрешности.
• Максимальный (перегрузочный) расход (Qmax) — кратковременно допустимый расход (обычно 1,25–2 Qn), при котором погрешность может быть увеличена.
• Минимальный расход (Qmin) — наименьший расход, при котором водомер начинает измерять с нормируемой погрешностью.
• Порог чувствительности — минимальный расход, при котором водомер начинает регистрировать протекание воды.
• Класс точности — согласно ГОСТ Р 50601-93 и ГОСТ Р 50193-92, водомеры делятся на классы А, В, С, D (от менее точного к более точному). Современные квартирные водомеры обычно соответствуют классу В или С.
• Межповерочный интервал — установленный законодательством срок, в течение которого показания водомера считаются достоверными. Для водомеров холодной воды в России он составляет 6 лет, для горячей — 4 года. После истечения срока водомер подлежит обязательной поверке или замене.

Применение

Водомеры используются повсеместно, где требуется учёт водопотребления:

• Жилищно-коммунальное хозяйство (ЖКХ). Учёт расхода холодной и горячей воды в квартирах, частных домах, местах общего пользования (подъезды, полив). Показания водомеров являются основанием для расчёта платы за водоснабжение и водоотведение.
• Промышленность. Учёт воды на технологические нужды, в системах охлаждения, парообразования, пожаротушения. Используются в химической, пищевой, металлургической и других отраслях.
• Сельское хозяйство. Учёт воды для орошения, водопоя скота, в системах капельного полива.
• Энергетика. Учёт расхода воды на тепловых и атомных электростанциях, в котельных, в системах горячего водоснабжения.
• Водоканалы. Коммерческий учёт на водозаборах, насосных станциях, в распределительных сетях для контроля баланса воды и выявления утечек.
• Строительство. Временный учёт воды на стройплощадках.

Правовое регулирование в России

Установка, эксплуатация и поверка водомеров в Российской Федерации регулируются рядом нормативных актов. Основным является Федеральный закон № 261-ФЗ «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности», который устанавливает обязанность собственников жилых и нежилых помещений устанавливать приборы учёта воды. Также действуют Правила предоставления коммунальных услуг собственникам и пользователям помещений в многоквартирных домах и жилых домов (Постановление Правительства РФ № 354), которые регламентируют порядок снятия показаний, расчёта платы и ответственности за неисправность или отсутствие счётчика.

Водомеры должны быть внесены в Государственный реестр средств измерений (ГРСИ) и иметь сертификат соответствия. Поверка водомеров проводится аккредитованными организациями. Самостоятельная замена или демонтаж пломб водомера без участия представителей управляющей компании или ресурсоснабжающей организации, как правило, запрещены и влекут за собой перерасчёт платы по нормативу.

Интересные факты

• Первый в мире водомер с вращающимся поршнем был создан в 1854 году и использовался в системе водоснабжения Лондона.
• В СССР в 1930-х годах существовали водомеры, работающие на принципе сообщающихся сосудов с поплавком, но они не получили широкого распространения из-за низкой точности.
• Современные «умные» водомеры с дистанционной передачей данных (по радиоканалу, Wi-Fi или через проводные интерфейсы) позволяют автоматизировать сбор показаний и выявлять утечки в режиме реального времени.
• В некоторых странах (например, в Израиле) водомеры устанавливаются не только на вводе в дом, но и на каждом кране для раздельного учёта питьевой и технической воды.

Источники

1. Федеральный закон от 23.11.2009 № 261-ФЗ «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности».
2. Постановление Правительства РФ от 06.05.2011 № 354 «О предоставлении коммунальных услуг собственникам и пользователям помещений в многоквартирных домах и жилых домов».
3. ГОСТ Р 50601-93 «Счётчики воды питьевой. Общие технические условия».
4. ГОСТ Р 50193-92 «Измерение расхода воды в закрытых каналах. Счётчики холодной питьевой воды. Технические требования».
5. Кремлёвский П.П. Расходомеры и счётчики количества. — М.: Машиностроение, 1975.
6. Лойцянский Л.Г. Механика жидкости и газа. — М.: Наука, 1987.