Um medidor de calor inteligente mede quanta energia de aquecimento entra em um prédio, em um apartamento ou em um equipamento e envia essa leitura automaticamente, em vez de esperar que alguém leia o display. É o medidor que fica no ponto em que uma rede de aquecimento distrital entra em um prédio, na saída de uma caldeira central ou no ramal de aquecimento de cada apartamento em muitos prédios europeus.

Ao contrário de um medidor de água ou de gás, um medidor de calor não consegue medir diretamente o que fatura. O calor não é uma substância que flui pelo tubo; ele é transportado pela água quente. Por isso o medidor precisa medir duas coisas ao mesmo tempo, quanta água passa e quanto a temperatura dela cai, e calcular a energia a partir das duas. Esse cálculo também é o que torna os dados do medidor de calor tão úteis para os operadores, porque as mesmas medições que geram a conta mostram como está o desempenho do sistema de aquecimento.

O essencial

  • Um medidor de calor inteligente combina um sensor de vazão, dois sensores de temperatura e um calculador que determina a energia.
  • Além do total de energia, ele registra a vazão, a potência e as temperaturas de ida e de retorno.
  • Os principais fabricantes oferecem módulos de comunicação como M-Bus, wireless M-Bus, Modbus e, em alguns modelos, LoRaWAN.
  • A coleta remota transforma um valor anual de faturamento em dados horários que mostram os problemas de aquecimento no momento em que acontecem.

Como funciona um medidor de calor inteligente?

Todo medidor de calor, inteligente ou não, tem três partes que trabalham juntas.

O sensor de vazão mede o volume de água que passa. Os medidores inteligentes usam principalmente sensores de vazão ultrassônicos, que enviam pulsos sonoros a favor e contra o fluxo e calculam a velocidade pela diferença no tempo de percurso. Eles não têm partes móveis, então não se desgastam e lidam melhor com água suja do que os antigos sensores mecânicos de palhetas.

Um par casado de sensores de temperatura mede a temperatura da água na entrada (ida) e na saída (retorno). Os dois sensores são calibrados como par, normalmente sensores de resistência de platina como Pt500 ou Pt1000, porque o que importa é a diferença exata entre eles, e não cada valor absoluto.

O calculador junta as duas medições. Ele multiplica o volume de água pela diferença de temperatura e pela capacidade térmica da água naquelas temperaturas, e soma o resultado a um total de energia acumulado.

Digamos que a água circule pelo circuito de aquecimento de um prédio a 1,2 metro cúbico por hora, chegue a 70 °C e saia a 50 °C. A diferença de temperatura é de 20 kelvin. A água transporta cerca de 1,16 kWh por metro cúbico por kelvin, então a potência térmica é de aproximadamente 1,2 × 1,16 × 20, ou 27,8 kW. Em uma hora, o medidor acrescenta cerca de 28 kWh ao total. Se o mesmo prédio só conseguisse uma diferença de 10 kelvin, precisaria do dobro da vazão para o mesmo calor, o que significa bombas maiores e mais eletricidade.

É por esse último ponto que os valores extras registrados por um medidor inteligente fazem diferença. Um medidor clássico mostra um total de energia no display. Um medidor de calor inteligente armazena e transmite a vazão, a potência atual, as duas temperaturas, o volume acumulado, os códigos de erro e, muitas vezes, um histórico mensal. Os operadores de redes de aquecimento distrital prestam muita atenção às temperaturas de retorno, porque uma temperatura de retorno alta significa que o calor não está sendo usado com eficiência dentro do prédio, e algumas tarifas de calor incluem cobranças ou incentivos ligados a ela.

Fabricantes de medidores de calor inteligentes na Europa

A medição de calor é um mercado maduro e regulado na Europa, e alguns poucos fabricantes de medidores de calor inteligentes fornecem uma grande parte dos medidores instalados. Algumas linhas de produtos conhecidas:

  • Kamstrup (Dinamarca), com a linha MULTICAL, de medidores compactos para apartamentos a medidores grandes para subestações de aquecimento distrital.
  • Landis+Gyr, com a linha Ultraheat de medidores de calor ultrassônicos.
  • Diehl Metering (Alemanha), com a linha SHARKY.

Engelmann, Zenner e Sontex também fabricam medidores de calor muito usados em prédios europeus, e há ainda muitos fabricantes regionais e especializados. A lista não segue nenhuma ordem específica; a marca que domina varia de país para país e muitas vezes depende do padrão que a concessionária local adotou anos atrás.

O que esses medidores têm em comum é o marco regulatório. Na UE, os medidores de calor usados para faturamento estão sujeitos à Diretiva de Instrumentos de Medição (MID), e a norma técnica por trás deles é a EN 1434, que abrange o sensor de vazão, os sensores de temperatura e o calculador. Um medidor com aprovação MID tem uma classe de exatidão, e o certificado de aprovação indica a edição da norma com a qual ele foi testado. Os medidores também são dimensionados pela vazão permanente, indicada como qp em metros cúbicos por hora: um medidor de apartamento pode ter qp de 1,5 ou 2,5, enquanto um medidor de subestação para um prédio grande tem um valor muitas vezes maior.

A comunicação geralmente é uma escolha de módulo, e não de outro medidor. O mesmo medidor base normalmente pode ser encomendado com interface M-Bus cabeada, rádio wireless M-Bus, interface Modbus, saídas de pulso e, em algumas linhas de produtos, um módulo LoRaWAN. Empresas independentes também fabricam módulos de conectividade plug-in para famílias populares de medidores, o que é útil quando um prédio já tem medidores instalados e você só quer mudar a forma como eles se comunicam.

Como funciona a leitura remota de medidores de calor inteligentes?

Há três caminhos comuns entre um medidor de calor inteligente e o software que usa os dados dele.

  1. M-Bus cabeado: os medidores se conectam por um barramento de dois fios a um data logger ou ao sistema de gestão predial na casa de máquinas. Isso é comum em prédios novos, em que o cabo é passado durante a obra.
  2. Wireless M-Bus: o medidor transmite por rádio para um receptor no prédio ou para um leitor portátil do tipo walk-by. É muito difundido em prédios de apartamentos em toda a Europa.
  3. Redes de longa distância e baixo consumo (LPWAN): o medidor, ou um módulo instalado nele, envia os dados por LoRaWAN ou mioty para um gateway ou estação base que pode cobrir vários prédios ao mesmo tempo.

O caminho LPWAN se tornou atraente para os operadores de edifícios porque uma única rede transporta os medidores e todos os outros sensores do prédio. O mioty é um padrão ETSI (TS 103 357) projetado pensando em medição; ele divide cada mensagem em rajadas curtas e consegue reconstruí-la mesmo quando até metade delas se perde, segundo o Fraunhofer IIS e a mioty Alliance. Isso ajuda com medidores de calor em subsolos profundos e em salas de subestação.

Com o Kilo, módulos LoRaWAN e mioty de medidores de calor se conectam a servidores de rede integrados à plataforma, e o mioty também pode rodar pelo Kilo mioty Service Center open-source, se você preferir hospedá-lo por conta própria, ou pela edição Enterprise que a Kilo licencia e instala nas suas próprias instalações, sob demanda. Depois, você pode criar uma regra sobre a temperatura de retorno com a temporização “Somente se durar”, para que um alarme só seja enviado quando ela ficar acima do seu limite por, digamos, duas horas, e um pico curto depois que o aquecimento liga de manhã não acorde ninguém. A temperatura de retorno é uma das várias leituras que você pode acompanhar assim ao configurar o monitoramento de energia em edifícios em toda uma carteira de imóveis.

O intervalo de envio é uma escolha a fazer com cuidado. O faturamento só precisa de um valor mensal. O uso operacional, como identificar uma válvula travada ou uma diferença de temperatura ruim, funciona bem com dados horários. Enviar a cada poucos minutos descarrega a bateria mais rápido e raramente mostra algo que os dados horários deixariam passar.

Com dados horários de alguns prédios, uma diferença pequena de temperatura entre ida e retorno costuma ser a primeira coisa a chamar a atenção. Ela aponta para radiadores ou válvulas que deixam a água passar sem ceder muito calor. Os dados de verão dizem outra coisa: com o aquecimento dos ambientes desligado, o que resta é o preparo de água quente e as perdas de circulação, e uma carga base de verão anormalmente alta muitas vezes indica tubulações mal isoladas ou uma bomba de circulação ligada 24 horas por dia. A falta de redução noturna também aparece. Se a potência de aquecimento de um prédio às 2 da manhã é igual à das 2 da tarde, a programação do aquecimento nunca foi configurada ou foi sobrescrita.

O que perguntar aos fabricantes de medidores de calor inteligentes

Na hora de escolher entre fabricantes, ou entre modelos do mesmo fabricante, a classe de exatidão é só o começo. A maioria das perguntas práticas diz respeito à instalação e aos dados:

  • Tamanho e faixa de vazão. A vazão nominal do medidor precisa ser compatível com o circuito. Um medidor superdimensionado mede mal vazões baixas, o que importa no verão, quando só a água quente está sendo aquecida.
  • Posição de instalação. Verifique se o sensor de vazão precisa ficar no tubo de retorno ou no de ida, e quanto trecho reto de tubulação ele exige.
  • Módulo de comunicação. Quais interfaces e rádios estão disponíveis para esse modelo, e o módulo pode ser trocado depois sem substituir o medidor?
  • Dados disponíveis remotamente. O módulo transmite só o total de energia ou também temperaturas, vazão, potência e códigos de erro?
  • Vida útil da bateria no seu intervalo de envio. Peça o número para o intervalo que você pretende usar, e não o do melhor caso.
  • Criptografia e chaves. Se o rádio criptografa os dados, garanta que você receba as chaves dos seus próprios medidores.
  • Aprovação e recalibração. Confirme a aprovação MID para uso em faturamento e o ciclo nacional de recalibração ou substituição para o tipo de medidor.

O momento também ajuda. Os medidores de faturamento precisam ser substituídos ou recalibrados em um ciclo fixo de qualquer forma, então o momento mais barato para mudar a forma como os medidores de calor de um prédio se comunicam é a próxima substituição programada. Encomendar os novos medidores já com o módulo de rádio desejado nesse momento evita pagar por uma visita extra ao local depois.

Uma forma rápida de comparar propostas é pedir a cada fornecedor uma amostra de dados reais do medidor dele em intervalo horário. Ela mostra quais valores você vai realmente receber, em que formato e se existe um decodificador para esse formato no software que você usa. Uma amostra da temporada de aquecimento diz mais do que uma de verão, porque cobre toda a faixa de vazões.

Perguntas frequentes sobre medidores de calor inteligentes

Medidor de calor inteligente é o mesmo que repartidor de custos de aquecimento?

Não. Um repartidor de custos de aquecimento fica em um único radiador e registra unidades relativas usadas para dividir os custos entre os apartamentos; ele não mede energia em kWh. Um medidor de calor inteligente mede a energia real e normalmente é instalado no ponto em que a tubulação de aquecimento de um apartamento ou de um prédio entra.

Qual é a precisão de um medidor de calor inteligente?

A EN 1434 define as classes de exatidão 1, 2 e 3, e muitos medidores instalados em prédios são de classe 2 ou classe 3. O erro depende da vazão e da diferença de temperatura, e aumenta quando a diferença de temperatura é muito pequena.

Com que frequência um medidor de calor inteligente precisa ser trocado?

Depende das regras de cada país. Na Alemanha, por exemplo, medidores de calor usados para faturamento precisam ser recalibrados ou substituídos a cada seis anos. Nesse momento, substituir o medidor em vez de enviá-lo para recalibração é uma escolha comum.

Um medidor de calor inteligente consegue medir refrigeração?

Alguns conseguem. Medidores combinados de calor e frio medem a energia nos dois sentidos no mesmo tubo e mantêm registradores separados. As regras de aprovação para medição de frio são diferentes das de calor, então verifique a certificação do medidor se o valor de refrigeração for usado para faturamento.

Se os seus medidores aceitam um módulo LoRaWAN ou mioty, conecte o medidor de calor da subestação principal e quatro medidores de apartamento do mesmo prédio, e coloque em um gráfico, lado a lado, a temperatura de ida, a temperatura de retorno e a potência. Algumas semanas frias de dados horários costumam bastar para mostrar se a subestação devolve água quente demais e quais apartamentos mais contribuem para isso. Esses cinco medidores cabem no plano gratuito do Kilo.