Intelligente Gaszähler: Aufbau und Funktionsweise intelligenter Verbrauchsmesser + Besonderheiten bei der Installation neuer Zähler

Digitale Technologien eröffnen neue Möglichkeiten zur Gewinnung genauer Informationen über den Strom-, Wasser-, Gas- und sonstigen Energieverbrauch der Bevölkerung. Und nun bietet der Markt den Verbrauchern intelligente Gaszähler an, die den Verbrauch mit hoher Genauigkeit messen können.

Darüber hinaus ermöglicht die neue Geräteklasse neben präzisen Messungen eine vollständige Übermittlung der Verbrauchsdaten ohne Beteiligung von Menschen – den Gasverbrauchern. Aber wie funktioniert ein solcher Zähler und kann man ihn selbst installieren?

Genau diese Fragen werden wir in unserem Artikel aufgreifen – wir betrachten den Aufbau und das Funktionsprinzip der neuen Zähler, besprechen die Installationsregeln und die Vorbereitung für den Betrieb. Das dargelegte Material ergänzen wir mit thematischen Fotos und Videos.

Was stellt ein „intelligenter“ Durchflussmesser dar?

Versuchen wir gemeinsam zu verstehen, was ein neuer intelligenter Gaszähler ist und wie er funktioniert. Der Begriff „intelligent“ ist in Bezug auf das neue Messgerät einfach als Funktionalität einer modernen Mikroprozessor-Elektronik zu betrachten.

Die Mikroprozessorsteuerung (im Wesentlichen Computersteuerung) verschiedener Gerätetypen ist bereits alltäglich geworden. Nun sind auch die Gaszähler an der Reihe, die bisher größtenteils noch mechanisch waren. Wenn man jedoch die intelligente Steuerung mit der Messfunktion kombiniert, erhält man einen intelligenten Zähler.

Beispiel eines Messgeräts für Gas mit mechanischem Wirkprinzip. Derartige Geräte entsprechen nicht vollständig den Anforderungen der modernen Volkswirtschaft.

Wenn die Idee der Installation vollständig intelligenter Gaszähler umgesetzt wird, erzielen wir einen erheblichen Durchbruch bei der Erfassung des Gasverbrauchs der Bevölkerung. Wir empfehlen auch, sich mit den Gasverbrauchsnormen vertraut zu machen.

Bei der Installation intelligenter Messgeräte wird Folgendes gewährleistet:

• hohe Messgenauigkeit;
• hohe Zuverlässigkeit der Geräte;
• zuverlässiger Schutz vor unbefugtem Zugriff;
• Vielseitigkeit der Montage;
• automatische Übermittlung von Daten.

Das neue intelligente Gerät kann tatsächlich als „smart“ angesehen werden, wenn man seine Fähigkeiten bedenkt: druckunabhängige Gasvolumenmessungen, Selbstdiagnose, Fernerkennung und Erfassung externer Einflüsse.

Der intelligente Gaszähler bestimmt eigenständig die Eigenschaften des Hausgases, das in unsere Wohnungen gelangt, und führt ein Archiv mit Informationen über Messungen und technische Ereignisse.

Aufbau des Geräts und Funktionsprinzip

Es gibt eine Reihe von Entwicklungen intelligenter Gaszähler, die von ausländischen sowie von inländischen Fachleuten durchgeführt wurden.

Allerdings sind die inländischen Entwickler nach den Informationen aus dem ersten Quartal 2019 noch nicht bereit, Geräte, die allen Anforderungen eines intelligenten Geräts vollständig entsprechen, auf den kommerziellen Markt zu bringen.

Es gibt einige Geräte inländischer Unternehmen, die in etwa an intelligente Gaszählerkonstruktionen erinnern:

• „Grand“ – SPI G4 – G10;
• „Vektor“ – T G4;
• SGBET „Sigma“ G1,6 – G10;
• „Omega“ ETK GSM G1,6 – G4;
• SGBU G1,6 – G6;
• BK-G ETe G4, G6;

Tatsächlich sind all diese Geräte Vorbilder alter mechanischer Systeme, die lediglich mit einem elektronischen Modul ergänzt wurden. Dementsprechend bieten sie keine vollwertige Funktionalität eines intelligenten Geräts.

Dennoch gibt es Entwicklungen aus dem Jahr 2019, worauf wir weiter unten ausführlich eingehen werden.

Der Gaszähler „Grand“ – ein Versuch, ein intelligentes Gerät zu realisieren. Infolgedessen funktioniert das Gerät zwar, erfüllt jedoch nicht alle Anforderungen an eine wirklich intelligente Elektronik.

Importierte Messmodule, zum Beispiel Produkte der Firma „Metrix“ („Apator“), entsprechen grundsätzlich den geforderten Anforderungen an die intelligente Ausstattung.

Allerdings entsprechen Gaszähler von „Apator“ und anderen ausländischen Firmen nach Angaben inländischer Fachleute nicht den Messungen des Gasvolumens unter Standardbedingungen (T = +20 °C, P = 101,3 kPa).

Variante #1 — Durchflussmesser „Metrix“

Als Beispiel für einen intelligenten Gaszähler ausländischer Produktion können wohl einige neue Produkte der Firma „Apator“ aus der Produktreihe „Metrix“ dienen.

Insbesondere verdienen zwei Entwicklungen Beachtung: das intelligente Modul „UniSmart“ und das Hybridsystem „GybridSmart“.

Äußere Ansicht des Hilfsmoduls der Klasse „UniSmart“, das zur Ausstattung eines herkömmlichen mechanischen Membran-Gaszählers vorgesehen ist

Die erste Entwicklung „UniSmart“ wird als Hilfsmodul präsentiert, mit dem ein vorhandener Zähler, z. B. der Serie „UG“, ergänzt wird. Das Modul unterstützt das Protokoll (WMB) des Standards EN13757-4, wodurch die Anschlussmöglichkeit an Geräte anderer Hersteller gewährleistet wird.

Das Modul wird direkt an den Gaszähler angeschlossen und funktional ähnlich wie ein Reedkontakt (Impulsgeber). Einem Umlauf der Trommel des mechanischen Zählers entspricht ein Impuls des Sensors – so erfolgt die Datenauslesefunktion durch das Modul „UniSmart“.

Für die Übertragung der ausgelesenen Daten an den Server wird der Funkkanal (die im Modul integrierte Elektronik) aktiviert. Alle erforderlichen Betriebsparameter des Moduls sind vorprogrammiert und in der „Firmware“ des Geräts (Speicherchip) gespeichert. Die Daten der Firmware können bei Bedarf geändert werden, auch fernbedient.

Ein weiterentwickeltes Gerät aus der Serie „Smart“ von Messgeräten, das eine praktisch vollständige Baugruppe darstellt, bestehend aus einem Messgerät, das mit digitalen intelligenten Funktionen ausgestattet ist.

Die zweite Entwicklung – „GybridSmart“. Das Gerät stellt im Wesentlichen ein Analogon des ersten Geräts „UniSmart“ dar, mit dem einzigen Unterschied, dass in dieser Variante eine einteilige „2-in-1“-Konstruktion verwendet wird. Das heißt, der Gaszähler und das funktionale intelligente Modul bilden eine einzige Baugruppe.

Variante #2 — Mikrothermischer Smartzähler

Eine Neuentwicklung des russischen Unternehmens „Technomer“ (St. Arzamas) – ein mikrothermales Gerät, das zur direkten Messung des Durchflusses von Erdgas bestimmt ist.

Besonderheiten des intelligenten Durchflussmessers

Das Gerät entspricht vollständig den Standardbedingungen für die Volumenmessung (T = + 20 °C, P = 101,3 kPa). Die Parameter werden über das Mobilfunknetz (GRPS) an einen entfernten Server übertragen.

Struktur des intelligenten Gaszählers – Produkt des Unternehmens „Technomer“: 1 – Elektronikplatine; 2 – Sensor mit mikrothermalen Eigenschaften zur Gasvolumenmessung; 3 – Gehäuse des Geräts (Aluminium); 4 – Kunststoffabdeckung

Das obige Bild zeigt die Konstruktionsstruktur des mikrothermalen Messgeräts aus der Smart-Geräteserie.

Wie im Bild zu sehen, sind die Hauptbestandteile des Geräts:

• robustes zuverlässiges Gehäuse;
• eingebauter mikrothermaler Sensor;
• Elektronikmodul;
• Kontroll-LCD-Display;
• Schutzabdeckung (Abdeckung) des Elektronikmoduls und des Displays.

Die Elektronikplatine enthält einen Mikrocontroller, die entsprechende Bestückung mit elektronischen Komponenten und ein angeschlossenes digitales Display (Kontroll-Display). Die Elektronik der Platine gewährleistet sowohl den Messvorgang als auch die Erstellung/Übertragung der Daten (integriertes Telemetriemodul).

Wie funktioniert ein mikrothermaler Zähler?

Als umwandelndes Gerät für den Gasvolumenstrom in der Zählerkonstruktion dient ein mikrothermaler Sensor. Insbesondere in der Entwicklung des Unternehmens „Technomer“ wird ein Sensor der Serie SGM6xxx (Produkt von Schweizer Herstellern) verwendet.

Er misst das durchströmende Medium nach dem kalorimetrischen Prinzip. Er wird nach der MEMS-Technologie hergestellt, wodurch hohe Betriebseigenschaften gewährleistet werden.

Blockschaltbild des mikrothermischen Gasdurchflusssensors: 1 – Arbeitskanal; 2 – Heizelement; 3 – Siliziumwafer (Substrat); 4 – Ausgleichskanal; 5 – Temperatursensoren; 6 – Gasstrom

Der Sensor funktioniert wie folgt: Im Weg des Erdgasstroms (Arbeitskanal) ist auf einem Siliziumsubstrat ein modulares Sensorelement angebracht, das aus einem Heizer und zwei Temperatursensoren besteht. Der vorbeiströmende Gasstrom wird direkt in dem Teil erwärmt, in dem die Temperatursensoren angebracht sind.

Infolgedessen hat der begrenzte Gasstrom eine etwas andere Temperatur, wodurch ein Temperaturunterschied entsteht. Theoretisch ist dies ein recht komplexer physikalischer Vorgang, aber die Hauptsache ist, dass er funktioniert, und zwar sehr zuverlässig hinsichtlich der Messgenauigkeit.

Variante #3 — Gaszähler für Smartcards

Am Beispiel des Produkts der Firma „Actaris“ betrachten wir ein weiteres recht modernes Gerät, einen Membrangaszähler, der um eine Zahlungskontrolle ergänzt ist.

Das Besondere an dieser Konstruktion ist das Vorhandensein eines Absperrventils im Gerät, das die Gaszufuhr automatisch unterbricht, beispielsweise im Notfall.

Dieses Konstruktionselement wird jedoch auch erfolgreich zur Sperrung bei Nichtzahlung des Gasverbrauchs durch den Kunden eingesetzt.

Version eines Haushaltsgaszählers, ergänzt um ein Smartcard-Lesegerät. Das eingebaute Lesemodul fungiert als Gaszufuhrsperre, sowohl bei Unfällen, unbefugtem Zugriff als auch bei Zahlungsverzug.

Ein solcher Durchflussmesser enthält in seiner Konstruktion ein Gerät zum Auslesen von Kartendaten. Gemeint ist die Kunststoff-Smartcard des Teilnehmers, die als Ergänzung zum vom Benutzer installierten Zähler geliefert wird.

Obwohl es sich tatsächlich um ein mechanisches System zur Überwachung des Gasverbrauchs handelt, wurde das Gerät durch die Installation des Smartcard-Lesemoduls in ein halbautomatisches System umgewandelt.

Der Benutzer muss lediglich die Kredit-Smartcard in den entsprechenden Steckplatz einlegen. Das Gerät liest automatisch die erforderlichen Informationen und bucht den Betrag für den Haushaltsgasverbrauch ab. Sollte das Guthaben aufgebraucht sein und der Benutzer nicht rechtzeitig für eine Aufladung gesorgt haben, unterbricht der intelligente Zähler sofort die Gaszufuhr für den betreffenden Teilnehmer.

Energieversorgung des intelligenten Messgeräts

Intelligente Durchflussmesser sind ebenso wie einfache elektronische völlig autark – sie benötigen keine zusätzliche Netzstromversorgung. Die Autarkie der Geräte wird durch ein Paar Batterien gewährleistet – Batteriezellen.

Insbesondere ist der Hauptenergieträger ein Li-SOC12-Akku (Lithium-Thionylchlorid), während der Reserve-Akku eine Li-MnO₂-Batterie (Lithium-Manganoxid) ist.

Die Hauptenergiequelle des intelligenten Gaszählers ist eine Batteriezelle auf Basis von Lithium-Thionylchlorid (Li-SOC12). Sie gewährleistet eine zehnjährige Betriebsfähigkeit des intelligenten Messgeräts.

Die Hauptbatterie liefert eine Spannung von 3,6 Volt und ist ein herausnehmbares und vollständig austauschbares Bauteil. Die zweite (Reserve-)Batterie ist fest in die elektronische Platine integriert und daher nicht austauschbar.

Diese Stromquelle mit einer Spannung von 3 Volt wird beim Austausch der Hauptbatterie an das System angeschlossen, wodurch die technischen Parameter des Geräts erhalten bleiben.

Gemäß der Herstellerspezifikation reicht die Hauptstromversorgung für den Betrieb des Zählers für bis zu 10 Jahre. Daher fällt der Batteriewechsel in der Regel mit der Eichung der Geräte zusammen, die normalerweise alle 5-6 Jahre durchgeführt wird. Die Funktionsfähigkeit der Reservebatterie ist bei Fehlen der Hauptbatterie für ein Jahr garantiert.

Installationsregeln für neue Zähler

Angesichts der unterschiedlichen Betriebsbedingungen der Geräte gelten für Gaszähler, einschließlich intelligenter Konstruktionen, die entsprechenden Aufstellungsnormen in Bezug auf andere Gasgeräte sowie die Regeln (Anforderungen) für die Installation.

Das Verfahren zur Montage des Geräts zur Überwachung der verbrauchten Hausgasmenge wird traditionell von der Einhaltung entsprechender Normen und Regeln begleitet. Bei intelligenten modernen Zählern lassen sich diese Regeln problemlos einhalten.

Insbesondere für das Gerät des Herstellers „Technomer“ gelten die nachfolgend beschriebenen Anforderungen:

1. Das Gerät sollte in geschlossenen Wirtschaftsräumen montiert werden, im äußersten Fall im Freien unter einem speziell ausgestatteten Vordach. Das Messgerät muss zuverlässig vor direkter Sonneneinstrahlung und Niederschlag geschützt werden.
2. Die Montage des Geräts ist an sowohl vertikal als auch horizontal verlegten Rohrleitungen zulässig, wobei der Installationswinkel keine Rolle spielt.
3. Wird die Montage an einem horizontalen oder vertikalen Rohr durchgeführt, muss die Gasdurchflussrichtung durch den Zähler nicht berücksichtigt werden. Das Gerät kann also in beliebiger Richtung angebracht werden. Der Hersteller empfiehlt jedoch, die Richtung gemäß dem Pfeil auf dem Zählergehäuse einzuhalten.
4. Die Montage des Zählers an den tiefsten Stellen der Gasleitung ist unzulässig, da bei dieser Installationsvariante die Gefahr von Kondensatansammlung besteht.
5. Zeigen Kontrollproben das Vorhandensein von Wasser im Hausgas an, muss das Kontrollmessgerät an einem vertikal verlaufenden Rohr montiert werden, wobei die Durchflussrichtung von oben nach unten zu wählen ist.

Bei der Montage eines neuen Gaszählers an einer bestimmten Stelle in Wohnungen ist das Messgerät vor möglichen Stößen, Vibrationen und anderen mechanischen Einwirkungen zu schützen.

Auch im Falle einer Versetzung des Durchflussmessers darf man die genehmigten Regeln für die Versetzung nicht vergessen.

Intelligenter Gasdurchflusszähler aus der Geräteserie „SMT Smart G4“ und die Punkte der Nachmontage-„Registrierung“: 1 – Befestigungspunkt der Plombe der Eichbehörde; 2 – Befestigungspunkt der Kontrollplombe des Gasversorgungsunternehmens; 3 – Plombierungspunkt des Einlassstutzens des Geräts.

Die Montageanforderungen legen weder eine bestimmte Nennweite der Rohre fest, noch sind die Regeln für die Einhaltung der Fluchtung der Stutzen des Durchflussmessers und der Rohre festgelegt. Auch gibt es keine spezifischen Anforderungen an die Rundheit der Rohre oder das Vorhandensein von Absätzen an den Verbindungsstellen zwischen Zähler und Gasrohr.

Vorbereitung für den Betrieb und Inbetriebnahme

Gemäß den geltenden Regeln umfasst die Nachmontagevorbereitung des intelligenten Zählers für die Inbetriebnahme die Durchführung einer Dichtheitsprüfung der montierten Einheit.

Hierfür werden Standardmittel verwendet – im Haushalt Seifenschaum, professionell Gaslecksensoren.

Nach der Prüfung wird das Gerät in Betrieb genommen. Die empfohlene Inbetriebnahmemethode ist das sanfte Öffnen des Gasabsperrhahns an der Leitung, an der der Zähler installiert ist.

Es ist sicherzustellen, dass der Arbeitsbereich des intelligenten Messgeräts ohne plötzlichen Druckanstieg gefüllt wird, um die empfindlichen Systemkomponenten nicht durch einen pneumatischen Schlag zu beschädigen.

Wir empfehlen auch, sich mit den Normen und den Regeln für die Verplombung von Gaszählern vertraut zu machen.

Fazit und nützliche Videos zum Thema

Das Neue schreckt potenzielle Nutzer oder Verbraucher immer etwas ab. Dennoch kommt man am technologischen Fortschritt nicht vorbei. Zudem verbessern die Technologien die Servicekomponente erheblich.

Durch die Installation eines intelligenten Gaszählers in der eigenen Wohnung befreit sich der potenzielle Verbraucher von der Aufgabe der ständigen Datenüberwachung und -übermittlung an die anfragende Stelle. Er ist einfach zu installieren und zu bedienen und äußerst wartungsarm.

Was denken Sie über den Austausch alter Zähler durch neue intelligente Durchflussmesser? Wenn Sie ein solches intelligentes Messgerät verwenden, teilen Sie anderen Besuchern unserer Website Ihre Erfahrungen mit, berichten Sie über Vor- und Nachteile, die während des Betriebs festgestellt wurden. Äußern Sie Ihre Meinung, nehmen Sie an Diskussionen und Gesprächen teil – das Kontaktformular befindet sich unten.