Экономия тепловой энергии 25-40%. Простота установки и эксплуатации. Окупаемость - 1 сезон.
Введение
Общеизвестно, что в межсезонье, (особенно это ощущается весной) в системах отопления большинства жилых зданий происходит «перетоп», что не только создает дискомфорт, но и обходится в существенную «копеечку». Это, конечно, касается не только жилых зданий, а любых, имеющих «зависимую» схему подключения, например, через элеватор.
Технически причина этого «перетопа» может быть устранена только регулированием потребления в самом здании. Для этого сейчас активно предлагаются к внедрению индивидуальные тепловые пункты (ИТП) - решение, скажем прямо, не дешевое. Другой вариант - насосное смешение - тоже не лишен недостатков, поскольку требует не только затрат на насос и автоматику, но и постоянного расхода электроэнергии (а это постоянные затраты), кроме того схема зависима от электроэнергии, при ее отключении отопления в здании не будет. Самое главное - насосная схема требует капитальных затрат, которые при небольшом теплопотреблении будет окупаться очень долго.
Как раз для зданий с небольшим потреблением (до 0,3 Гкал/ч) есть недорогое и качественное решение проблемы - регулятор отопления, который регулирует потребление тепловой энергии здания позиционно (т.е. обеспечивая прерывистое отопление) - метод давно известный и описанный во всех учебниках, но несколько забытый, поскольку большинство известных регуляторов работало по параметру температуры теплоносителя из системы отопления, что приводило по ряду причин к разрегулировке системы отопления по стоякам. Предлагаемый регулятор имеет совершенно другой метод регулирования. Программное обеспечение вычисляет по температуре наружного воздуха необходимое количество тепловой энергии для здания и не дает ему потреблять лишнего.
При непродолжительных (до 30 мин) перерывах циркуляции теплоносителя в системе отопления температура в помещении практически не будет отличаться от начального значения. Даже при сильных морозах (-20 О С) шестиминутный перерыв в циркуляции теплоносителя приведет к понижению температуры помещения в панельном здании всего на 0,1 °С поскольку инерционность водяной системы отопления и самого здания весьма велики. Кратковременный перерыв циркуляции в особенности оправдан тогда, когда он обусловлен избыточной в данный момент времени тепловой мощностью, которая фиксируется приборами автоматического регулирования. В этом случае позиционное регулирование будет столь же эффективно, как и регулирование пропорциональное, которое обеспечивает, например, ИТП (независимое подключение).
Технические средства, реализующие позиционное регулирование, не требуют применения сложной и дорогой техники. Не нужны циркуляционные насосы, требующие постоянного электропитания, существующие элеваторы могут остаться на своих местах, а стоимость исполнительных механизмов позиционного типа, например, электромагнитных клапанов, существенно ниже стоимости клапанов пропорционального регулирования.
О регуляторе отопления здания
Регулятор предназначен для управления процессом потребления тепловой энергии в зданиях с зависимым подключением с нагрузкой не более 0,3 Гкал/ч.
По показаниям датчиков температуры наружного воздуха и температуры в обратном трубопроводе (см. рис.) контроллер оценивает количество избыточного тепла, поступающего в здание. Для поддержания комфортной температуры в помещениях поток теплоносителя периодически прерывается с помощью клапана, устраняя «перетопы». Во время кратковременного отключения протопленное здание экономит тепло, а температура в помещениях остается стабильной за счет теплоаккумуляторного свойства здания.
Экономия
В среднем типовое 5-этажное или 9-этажное здание потребляет на отопление 70-100 Гкал тепловой энергии (март). Даже при минимальной экономии в 25% и средней стоимости 1 Гкал в 2000 руб. экономия составит 35-50 тыс. руб. в месяц. Регулятор окупается сразу, за первый же отопительный сезон!
Настройка и управление
Для настройки и управления контроллером не требуется специальных программ. Его обслуживание осуществляется через встроенный WEB-сервер с помощью мобильных устройств (ноутбук, планшет, смартфон).
Более того, встроенный модем может осуществлять рассылку SMS сообщений при возникновении аварийных и нештатных ситуаций. При подключении пакета услуг «экономь» возможна организация удаленного доступа к контроллеру через сеть Интернет.
Кроме того, вычислитель регулятора сертифицирован как средство измерения (тепловычислитель узла учета). Таким образом, если к нему подключить расходомер, то получится полноценный узел учета тепловой энергии без дополнительных затрат.
Частые вопросы и ответы
- Регулятор можно устанавливать только потребителям с зависимой схемой подключения?
Ответ: достаточно существенные перетопы в осенний и весенний периоды (а для теплых климатических зон - практически весь отопительный сезон) присущи как раз зависимой схеме присоединения. Если схема независимая, то тепловая энергия передается через теплообменник и соответствующая автоматика должна регулировать величину потребления (соблюдение температурного графика, исключающего перетопы).
- Почему регулятор рекомендуется устанавливать при потреблении зданием до 0,3 Гкал/ч
Ответ: известно несколько схем, позволяющих регулировать потребление тепловой энергии зданием на нужды отопления. Наиболее часто применяется насосная схема, которая позволяет плавно регулировать потребление тепловой энергии зданием. Но внедрение такой схемы требует затрат на покупку насоса и соответствующего клапана, что при малом потреблении (соответственно и сравнительно небольших объемах экономии) будет окупаться достаточно продолжительное время. Специально для таких потребителей и был разработан наш Регулятор, который показал на практике окупаемость от 2 месяцев до 2 отопительных сезонов. Для зданий с потреблением больше 0,3 Гкал/ч традиционная насосная схема окупается в приемлемые сроки.
- Не вызовет ли работа Регулятора шума или гидроударов в системе отопления здания?
Ответ: при потреблении зданием до 0,2 Гкал (и менее) расход теплоносителя составляет около 2 л/с (при скорости теплоносителя в трубе порядка 1 м/с), при таких расходах возникновение гидроудара не возможно. Если используется соленоидный клапан, регулирующий расход, то при его закрытии/открытии (где-то 2 раза в полчаса) слышен характерный щелчок. В офисных зданиях его, конечно, не слышно. Если рядом жилые помещения, то лучше использовать клапан шаровой с сервоприводом, он работает бесшумно, но его стоимость немного выше.
- Не вызовет ли работа Регулятора завоздушивания системы отопления здания?
Ответ: нет. Клапан будет регулировать подачу тепловой энергии кратковременным перекрыванием подающего трубопровода. Обратный трубопровод ничем не перекрывается. Именно давлением в обратном трубопроводе теплосеть обеспечивает нормальную работу зависимых систем потребителей без завоздушивания.
- Можно ли поставить один Регулятор на несколько зданий?
Ответ: На каждое здание нужно ставить свой Регулятор, поскольку он рассчитывает индивидуальное потребление зданием тепловой энергии. Если подключить несколько зданий, то из-за индивидуальных особенностей одни из них будут перегреваться, а другие недогреваться. При индивидуальной установке регулятора он будет учитывать особенности конкретного здания и обеспечивать ему необходимое количество тепловой энергии для поддержания комфортной температуры в помещении.
- Сложно ли настраивать Регулятор?
Ответ: Регулятор настраивается очень просто: ему задается температурный график тепловой сети и температура, которую необходимо поддерживать в помещениях здания. Остальное он вычислит сам. Кроме того, если здание офисное или промышленное, можно указывать периоды, когда температура в помещениях может быть пониженной (выходные дни и ночные часы). В этом случае экономия будет еще больше. Если Регулятор подключен к сети Интернет, то настройка может быть осуществлена удаленно с любого компьютера (по логину и паролю).
- Насколько сложен монтаж Регулятора?
Ответ: Монтаж сводится к установке монтажного модуля с уже установленной на нем необходимой арматурой (на резьбовом или фланцевом соединении - операция доступная любому слесарю). Операция требующая сварки - установка гильзы в трубопровод для датчика температуры. Крепление второго датчика температуры (воздуха) на северный (желательно) фасад здания - не представляет сложности. Шкаф управления монтируется на стену. Если подключение к интернету через мобильную связь, то возможно потребуется вывести антенну на фасад здания.
- Есть ли практический опыт внедрения Регулятора?
Ответ: В качестве примера приведем данные работы регулятора в здании офиса теплоснабжающей компании в Москве. На рис. 1 виден исполнительный механизм (шаровой клапан с сервоприводом), установленный после теплосчетчика (по ходу теплоносителя). На рис. 2 представлен график температуры в подающем и обратном трубопроводе системы отопления, которые фиксировал теплосчетчик. На рис. 3. график потребления тепловой энергии зданием (данные теплосчетчика). На рис. 2 и 3 примеры работы системы диспетчеризации и учета данных.
Рисунок 1. Исполнительный механизм регулятора отопления (слева) и смонтированный в шкафу регулятор (контроллер) (справа).
Рисунок 2. График температур в офисном здании после установки регулятора (по данным теплосчетчика)
Рисунок 3. Потребление тепловой энергии зданием после установки регулятора отопления (данные теплосчетчика)
Жильцы платят за тепло. Не за нагрев теплоносителя, не за сам теплоноситель, но за тепловую энергию. Нормативы задают температуру воздуха, которая зависит от температуры снаружи. Нормативы рассчитаны так, чтобы в квартирах было тепло, но не жарко и не холодно. Когда в феврале приходится открывать форточку, чтобы вдохнуть свежего воздуха, или закутываться в прабабушкин полушубок, чтобы не замерзнуть, это говорит только об одном: коммунальные службы работают некачественно.
Что такое перетоп и чем он плох
Когда температура воздуха в квартирах превышает норматив – это и есть перетоп. Зимой в квартире должно быть 18–22 градуса Цельсия. Если температура поднимется выше, станет душно, жарко, жильцы захотят проветрить помещение.
Чем это плохо? Во-первых, это физически неприятно. Перегретый воздух – сухой, а поскольку в помещении люди проводят большую часть времени, пересыхают слизистые оболочки горла, носа, глаз. Это повышает риск простуды или аллергии. Во-вторых, перетоп – это нерациональное использование энергии: чтобы было тепло, достаточно 22 градусов, а теплоноситель разогрели до того, что температура поднялась до 27! В-третьих, кто будет оплачивать это нерациональное расходование ресурсов? Собственники квартир. И без того немалые счета за отопление становятся еще больше.
За каждый час перетопа делают перерасчет на 0,15 %. Формула перерасчета сложная, чтобы тариф пересчитали, нужно получить документальное доказательство, что температура превысила норматив. Для этого вызывайте диспетчера, фиксируйте перетоп и требуйте перерасчета.
Как избежать перетопов
Перерасчет – временная мера, она не гарантирует, что перетоп не повторится, а постоянно фиксировать нарушения и пересчитывать стоимость отопления тяжело. Решить эту проблему раз и навсегда можно только одним способом: установить системы погодного регулирования, которые будут контролировать нагрев теплоносителя в зависимости от температуры окружающей среды.
Регулирующее оборудование устанавливается во внутренних инженерных системах дома – узлах учета тепловой энергии. Работу всей системы, как правило, контролирует вычислитель многоканального теплосчетчика, в котором есть функция автоматического контроля температуры теплоносителя в зависимости от температуры наружного воздуха. Но есть одна скрытая проблема: если у вас стоят приборы учета, метрологические параметры которых устарели, то при начале работы блоков регулирования, особенно при перекрытии подачи теплоносителя до минимальных расходов (весной и осенью), такие приборы могут выйти за пределы своих возможностей, выдать ошибку и остановить коммерческий учет. Время регулирования в этом случае не войдет вам в зачет – платеж за экономию не снизится.
Увы, бездумно сделанный ранее выбор поставить приборы учета подешевле, или по рекомендации РСО (которым выгоден учет по нормативам), или потому, что «все поставили именно такие», приведет только к одному – придется менять приборы учета на новые с широким динамическим диапазоном. Лучше вовремя признать ошибки. Новые приборы учета окупятся очень быстро. Как правило, такие инженерные системы, в составе которых находятся высокоточные цифровые приборы учета и встроенные в вычислитель системы погодного регулирования, на профессиональном языке называются «системами учета и регулирования тепловой энергии» (СУРТЭ). Окупаются они за один или два отопительных сезона.
Установить регулирующее оборудование могут УК, но за счет собственников и только на основании решения общего собрания. Аргументом в пользу установки специального оборудования на собрании жильцов станет то, что, как правило, при применении современных вычислителей на полностью цифровой платформе с функцией автоматического регулирования ЦО и ГВС окупается за один отопительный сезон. Системы регулирования экономят деньги собственников: не приходится переплачивать по счетам.
Установка регулирующего оборудования, а точнее, инженерных систем индивидуальных тепловых пунктов (ИТП), систем учета и регулирования тепловой энергии (СУРТЭ) или автоматизированных узлов управления (АУУ) – это и есть ответ на вопрос, как избежать перетопов.
Что такое недотопы и почему они возникают
Недотоп – это отклонение температуры воздуха от норматива в меньшую сторону. Температура не достигает 18 градусов, потому жильцам приходится кутаться в теплую одежду, включать электрические обогреватели, газовые конфорки.
Одна из причин недотопов – халатность коммунальных служб. В системе централизованного теплоснабжения нужно отрегулировать тепловой и гидравлический режим. Это нужно, чтобы поддерживался перепад между подающим и обратным давлением, и тогда теплоноситель будет равномерно циркулировать в системе. Если система не отрегулирована, в одних квартирах будет слишком жарко, а в других – холодно. Также иногда обслуживающие компании экономят топливо или не учитывают изменения погоды.
Но нарушение правил обслуживания сетей – не единственная причина недотопов, иногда виноваты жильцы. Они устанавливают дополнительные батареи, монтируют при ремонте трубы большего диаметра. Это приводит к тому, что давление в трубах снижается, горячая вода циркулирует неравномерно. Регулировать систему отопления лучше летом, зимой это проблематично. Наладка системы отопления и горячего водоснабжения – одна из причин, по которым летом отключают горячую воду.
Как получить компенсацию за недотоп
Жильцам холодно, но счета они получат, как будто квартиры отапливали согласно нормативам. Действовать нужно так же, как при перетопе: пригласить работника ЖКХ, чтобы он зафиксировал отклонение от температурного режима и составил акт, а затем требовать пересчета. Но полностью решить проблему недотопов можно только модернизацией регулирующего оборудования: автоматический узел управления будет поддерживать оптимальный температурный режим.
Установку регулирующего оборудования (систем учета и регулирования тепловой энергии, автоматических узлов управления, индивидуальных тепловых пунктов и т. д.) нужно обсуждать на собрании жильцов. Финансируют такие работы как за счет собранных собственных средств, так и за счет средств капитального ремонта, если соответствующие средства накоплены. Еще один вопрос, который необходимо обсудить на собрании, тоже напрямую связан с недотопами – это тепловые потери самого дома. Не исключено, что здание нужно утеплять как изнутри, так и снаружи, со стороны фасадов. Не нужно терпеть холод и переплачивать за отопление! Начните с модернизации инженерных систем отопления и горячего водоснабжения – это самая затратная часть в стоимости потребления тепловых услуг, и счета за отопление начнут уменьшаться.
25 февраля текущего года на совещании с первыми лицами, ответственными за цены и тарифы в сфере ЖКХ, президент России В.В.Путин, видимо в сердцах, дал строгое указание: чтобы в среднем в год рост платежей граждан за жилищно-коммунальные услуги не превышал порог 6% ! Но правда сразу оговорился: за редким исключением, где такое не возможно, может быть незначительное удорожание, но в целом по стране – чтобы ни-ни!
А может ли вообще быть такое, чего потребовал руководитель страны?
За последние 10 лет, как показывает официальная статистика, цены и тарифы в ЖКХ взлетели в 7,6 раза, т.е. втрое против уровня инфляции в целом по стране. Причем, в структуре платежа жителей за жилищные-коммунальные услуги основную, 80-процентную долю составляют именно коммунальные услуги, львиную долю которых составляет отопление и горячее водоснабжение. И всего лишь 18-20% приходится на жилищные услуги: это плата за содержание и ремонт общего имущества. Примечательно, что за десятилетие сегмент платы, приходящийся на содержание жилья также сократился более, чем в два раза: в начале нулевых соотношение расходов населения на жилищные и коммунальные услуги выглядело как 35/65. Таким образом исходя из стандарта оплаты жилья, утвержденного Правительством, средняя стоимость платы за однокомнатную квартиру площадью 35 квадратов составит 5000 рублей в месяц, из них 4000 рублей – коммунальные услуги и всего лишь 1000 рублей – плата за ремонт и содержание.
Рассчитывать на то, что безудержный рост цен на энергоресурсы когда-нибудь остановится, а уж тем более на снижение цен, не приходится. Практика показывает, что даже тогда, когда мировые цены на нефть падали, бензин в нашей стране непрерывно дорожал. Значит, тепло, вода и электроэнергеия уже не подешевеет. Ужимать плату за ремонт и содержание жилья в условиях, когда большинство домов нуждается в капитальном ремонте, значит рубить дом под корень: либо рухнет, либо развалится.
Остается одно: понять, а столько ли нам надо коммунальных услуг, сколько нам предлагается к оплате?
Первые шаги.
Об энергосбережении в нашей стране заговорили во всеуслышание в 2010 году, когда был принят известный федеральный закон ФЗ-261, обязавший всех потреблять энергию исключительно учтенную, т.е. по приборам учета, установив конкретные сроки, до наступления которых все потребители обязаны «оприбориться».
Следует отметить, что в Москве по городским программам общедомовые приборы учета начали устанавливать, начиная с 2002 года, и за прошедшие 10 лет почти в каждом многоквартирном доме такие приборы уже имеются. И есть даже некоторые результаты в снижении платы за потребляемые ресурсы. Поскольку, как оказалось на практике и о чем говорилось в теории, фактическое предоставление нам, скажем, тепловой энергии существенно меньше чем предполагается по нормативам потребления. Что, собственно, и подтверждают показания общедомового прибора учета тепловой энергии, если конечно прибор исправен и достоверен.
И так, первый шаг сделан: мы начали понимать и фиксировать количество энергии, поставленной в наш дом, т.е. «взвешивать в граммах» сколько израсходовали.
Съесть то он съесть, да
кто ему даст?
В нашем же случае все наоборот – дадим много, попробуйте не съесть!
Тепла нам поставляется со значительным избытком. Это объясняется сложностями в городском хозяйстве: не возможно каждому дому подать столько тепловой энергии, сколько ему на самом деле нужно. От ближайшего ЦТП, к которому подключен наш конкретный дом, запитаны и школа, и детский садик, и еще десяток других домов. Причем все они разные по размеру и высотности, построены из разных конструктивных элементов и в разные годы… Вот и старается теплоснабжающая организация дать тепла столько, чтобы не только первому, но и последнему дому во всей этой сложной цепочке досталось по нормам. Соответственно, тем кто ближе – достается с большим запасом. Настолько, что в самые лютые морозы живем с распахнутыми фрамугами и форточками. Что же говорить о так называемых «переходных» периодах – когда на улице еще не холодно, но уже и не тепло…
И как же нам сберегать ресурсы и эффективно их расходовать, если все это лишнее тепло утекает в форточку?
За количество – спасибо. А за качество – не очень
На сегодняшний день те общедомовые приборы учета, которые установлены в наших домах (а они, кстати, почему-то не наши, хотя по логике и по смыслу закона – должны являться общим имуществом многоквартирного дома) фиксируют количество поставляемой тепловой энергии в объемах и температурных показателях. Температура теплоносителя должна быть такой, чтобы соответствовать температуре наружного воздуха, т.е. чем на улице холоднее, тем горячее должна быть температура воды/пара в трубах на входе в дом. Это зависимость отражена в температурном графике, который является приложением к договору на теплоснабжение.
Для того чтобы проанализировать, насколько поставляемое количество отвечает нашим потребностям, нам нужно сопоставить это количество с температурой окружающей среды. Сделать это можно двумя способами: произвести соответствующие арифметические действия, либо воспользоваться техническими средствами.
Прилагаемые иллюстрации как раз и показывают такой анализ. В приложении – отчеты по качеству поставляемой тепловой энергии в нескольких домах. Нижняя кривая на графике показывает температуру наружного воздуха. Серая размытая кривая – температуру теплоносителя, которая должна соответствовать температурному графику по договору поставки тепловой энергии в многоквартирный дом. А верхняя красная – как раз отражает фактическое поставленное тепло – существенно превышающее то количество, которое необходимо нашему дому. Т.е., тепло в дом подано, на приборе количество зафиксировано, будьте любезны – оплатите счет!
Верните наши денежки!
По результатам анализа качества поставляемого теплоносителя следует вывод: тепла нам поставили с избытком, столько нам не нужно. Хотя общедомовый прибор учета честно показал то количество, которое нам поставили, но мы вправе отказаться от оплаты излишне поставленной тепловой энергии, поскольку теплоснабжающей организацией допущены отклонения от требований по качеству. Соответственно, потребитель вправе потребовать перерасчет платы за отопление.
Материалы по теме
В.К. Ильин, Заслуженный энергетик России, директор НП «Группа Тепло», г. Москва
Введение
На сегодняшний день в России принята централизованная система теплоснабжения, при которой тепло вырабатывается на ТЭЦ или в котельных, а преобразование его к нужным параметрам для сетей отопления и горячего водоснабжения (ГВС) производится в тепловых пунктах. Максимальная температура в тепловых сетях может достигать 130^150 О С, минимальная не может быть ниже 70-80 О С. Системы отопления в домах допускают максимальную температуру не выше 95 (105) О С, а минимальная температура должна снижаться до 18^20 О С. Для снижения температуры большинство зданий подключается к тепловым сетям через смесительные устройства - элеваторные узлы. К достоинствам элеваторов относится низкая стоимость, абсолютная надежность, отсутствие затрат на эксплуатацию и потребности в электроэнергии. Недостатком элеватора является невозможность оперативного изменения коэффициента смешения, что приводит к осенне-весенним перетопам, когда температура в тепловой сети превышает расчетную для систем отопления на 30 - 40 О С. Для примера в г Москве период перетопа составляет 40% отопительного сезона, и на перетоп уходит 10-15% годового расхода тепла на отопление.
Системы отопления зданий гидравлически очень неустойчивы и требуют постоянного по величине расхода воды. Изменение расхода ведет к гидравлической разрегулировке системы, когда теплоноситель прекращает поступать в отдельные стояки и отопление подключенных к ним квартир просто прекращается. Отсюда следует, что регулировать (сокращать) подачу тепла на отопление зданий в целом можно только изменением температуры теплоносителя, но не расходом.
Регулируемый элеваторный узел
Предлагаемое техническое решение - регулируемый элеваторный узел (рис. 1) - позволяет полностью ликвидировать перетопы, но при этом сохраняет все достоинства элеваторного узла, не вносит возмущений в работу системы отопления и требует минимальных затрат на внедрение и обслуживание.
Основные особенности:
■ сокращение расхода тепла на отопление в осенне-весенний период;
■ постоянный расход теплоносителя в системе отопления во всех режимах работы;
■ безаварийная работа системы отопления при перебоях в подаче электроэнергии или выходе из строя оборудования;
■ минимальное потребление электроэнергии в режиме регулирования;
■ минимальный набор оборудования;
■ график отпуска тепла - любой, включая программное регулирование.
Схема включает в себя существующие на вводе в здание элеватор (Э) и регулятор располагаемого напора перед элеватором (РПД).
Дополнительное оборудование: перемычка, параллельная элеватору; подмешивающий насос (ПН) с частотно-регулируемым электроприводом (ЧРП); обратный клапан (ОК); контроллер, управляющий работой системы; датчики температуры на отопление Т 3 и наружного воздуха Тнв.
Работа регулируемого элеваторного узла
При соблюдении температурного графика на вводе в здание подмешивающий насос отключен, и элеватор работает в штатном режиме. Обратный клапан предотвращает перетекание теплоносителя из подающего теплопровода в обратный. При завышении температуры на отопление Т 3 относительно графика, включается подмешивающий насос, который постепенно наращивает обороты, выходя в режим подмеса обратной воды G^^ в подающую линию, температура перед элеватором снижается, температура теплоносителя на отопление Т 3 приводится в соответствие с отопительным графиком. Одновременно прикрывается регулятор располагаемого напора, сокращая расход воды из теплосети G 1 . Суммарный расход воды через сопло элеватора G-i и расход воды в системе отопления G 3 остаются постоянными.
При пропадании электроэнергии подмешивающий насос отключается, и элеватор работает в штатном режиме. Автоматического регулирования при этом не происходит, но аварийным режим исключается.
Область работы регулируемого элеватора: периоды осенне-весенней срезки отопительного графика (для всех зданий); снижение температуры на отопление в ночное время и выходные дни для административно-общественных зданий. На рис. 2 показан график регулирования для жилых домов и административных зданий, где зона регулирования показана зеленым цветом. Конкретный закон регулирования задается автоматическим регулятором.
При модернизации существующего элеваторного узла система может быть дополнена теплосчетчиком с устройством сбора и передачи данных по каналам связи, позволяющим контролировать и управлять работой системы с диспетчерского пункта.
Стендовые испытания
Критерий нормальной работы регулируемого элеваторного узла - соблюдение постоянного расхода воды в системе отопления G 3 при изменении расхода воды, подмешиваемой насосом, от 0 до расчетного с одновременным уменьшением расхода G 1 от расчетного до 0. Это соответствует изменению температуры воды перед элеватором от Т 1 до Т 4 или расходу тепла на систему отопления от расчетного до нулевого.
До установки на объект регулируемый элеватор был испытан на гидравлическом стенде, схема которого показана на рис. 3.
Стенд представляет из себя замкнутое кольцо с сетевым насосом (СН), имитирующим располагаемый напор в тепловой сети. В кольцо врезаны элеватор, регулятор располагаемого напора (РПД), подмешивающий насос (ПН) с регулируемым электроприводом (ЧРП), обратный клапан (ОК). Регулирующий клапан (РК) имитирует сопротивление системы отопления. Стабильный гидравлический режим поддерживается устройством подпитки (УП).
Измерялись и фиксировались следующие параметры.
1. Расход:
■ сетевой воды G 1 ;
■ воды через сопло элеватора G-i;
■ воды в системе отопления G 3 ;
■ воды на подмесе элеватора G 4 sm ;
■ воды, подмешиваемой насосом G4 нас;
2. Давление:
■ сетевое Р 1 ;
■ перед элеватором Р-[;
■ в обратной линии Р 2 ;
■ после подмешивающего насоса Р н.
■ Условия работы: ΔP=Р1-Р2=const; G′=G1+G4нас=const; G3=G1′+G4эл=const; G4нас=var; G1=var.
■ Располагаемый напор перед элеватором ΔР задавался регулятором РПД. Расход воды, подмешиваемой насосом, задавался изменением частоты вращения насоса.
■ Результаты гидравлических испытаний приведены на рис. 4.
■ При частоте электрического тока на ЧРП от 0 до 41 Гц напор, развиваемый насосом, ниже располагаемого напора перед элеватором (Р н <Р1) и подмеса воды не происходит. При частоте 41 Гц открывается обратный клапан, насос начинает подмешивать обратную воду в подающую. При подмесе давление перед элеватором Р1 увеличивается, регулятор РПД прикрывается, расходы воды через сопло элеватора G 1 и в системе отопления G 3 остаются неизменными.
При частоте 44 Гц РПД полностью закрывается и расход G 1 падает до 0, в системе циркулирует только обратная вода. При снижении частоты процесс повторяется в обратном порядке.
Таким образом, для данного объекта (стенда) в зоне от 41 до 44 Гц расход сетевой воды G-i изменяется от расчетного до нуля, расход подмешиваемой воды G^ изменяется от нуля до расчетного, расходы воды на подмес элеватора G 4 sm и в системе отопления G 3 остаются постоянными, т.е. схема полностью соответствует заданным условиям.
Первый опыт
К началу периода весеннего перетопа регулируемый элеватор был установлен на системе отопления 6-этажного здания с расчетной отопительной нагрузкой 0,67 Гкал/ч. В неавтоматизированном режиме были сняты тепловые и гидравлические характеристики системы отопления с элеватором (рис. 5-6).
Как следует из рис. 5, изменяя частоту вращения подмешивающего насоса, мы можем менять температуру перед элеватором от Т 1 до Т 4 , при этом, соответственно заданному коэффициенту смешения, меняется температура в системе отопления Т 3 от расчетной Т 1 до минимальной Т 4 . По такому же закону меняется расход тепла на отопление от расчетного (для Т 1 =72 О С) и практически до нуля.
Гидравлические характеристики (рис. 6), полученные на объекте, полностью идентичны полученным на стенде (с учетом гидравлического различия стенда и объекта).
В зависимости от частоты вращения насоса, расход сетевой воды G1 уменьшается от расчетного до нулевого, расход подмешиваемой воды G4нас увеличивается от нулевого до G3, располагаемый напор ∆Р=Р1′–P2, см. рис. 3) и расход воды в системе отопления G3 остаются постоянными.
В начале апреля 2010 г. система отопления административного здания была переведена в автоматический режим.
Характеристики здания:
■ расход воды на отопление - 26,5 м 3 /ч;
■ расход сетевой воды на отопление - 8,3 м 3 /ч;
■ гидравлическое сопротивление - 2 м в.ст.;
■ система была подключена через элеватор № 5, диаметр сопла 10,5 мм, расчетный напор перед элеватором - 28,7 м в.ст.
Использованное оборудование:
■ моноблочный насос малошумный КМ 40-32- /180а/2-5,7: G=8,8 м 3 /ч, H=40 м в.ст., N=2,2 кВт;
■ регулятор перепада давления РА-М: Ку=16 м 3 /ч, ΔР pег =1^4 кгс/см 2 ;
■ преобразователь частоты FR^740-080^0 мощностью 3 кВт;
■ регулирующий прибор «ЭЛТЕКО».
Задачи испытаний:
1. Проверка работоспособности автоматизированной системы отпуска тепла;
2. Регулирование температуры воды на отопление в период срезки температурного графика Тот=ПТнв);
3. Поддержание стабильного расхода воды в системе отопления во всем диапазоне регулирования.
Условия испытаний: температура наружного воздуха Т нв менялась от -5 до +15 °C; температура сетевой воды Т тс стабильна 70^75 ^.
Автоматизированная система регулирования отработала фактически весь месяц и показала высокую надежность и стабильность работы. При низких ночных температурах система автоматически отключалась, и элеватор работал в штатном режиме, при повышении температуры наружного воздуха система включалась и выходила в режим поддержания температурного графика, при температурах выше +15 ^ подача сетевой воды на здание практически полностью прекращалось.
Экономическая эффективность
Расчетная экономическая эффективность:
■ затраты на оборудование регулируемого элеваторного узла для жилого здания на 200 квартир, расчетная отопительная нагрузка которого 0,5 Гкал/ч, составляют 200 тыс. руб.;
■ расчетное сокращение расхода тепла на отопление составляет 10% годового расхода тепловой энергии, что составляет 125 Гкал или 161,38 тыс. руб.; расчетный срок окупаемости составляет 1,5 отопительных сезона (осень, весна, осень);
■ для административно-общественных зданий такой же мощности дополнительная экономия за счет снижения расхода тепла в нерабочее время - 15%, что составляет 190 Гкал или 245,1 тыс. руб.; расчетный срок окупаемости составит 0,8 отопительного сезона (осень, половина весны).
Фактическая эффективность для данного здания.
Согласно счетам, выставленным теплоснабжающей организацией, в марте 2010 г. расход тепла на ЦТП составил 210 Гкал, в апреле 2010 г
90 Гкал. Ежемесячно 35 Гкал расходуется на нужды ГВС, следовательно, на отопление ушло в марте 2010 г. 175 Гкал, в апреле 2010 г. 55 Гкал. Подающая температура в теплосети в марте 2010 г. была 93,05 О С, в апреле 2010 г. 73,3 О С, расчетный перепад температур на отопление для Т 1 =93 О С составляет 13 О С, а для Т 1 =73 О С составляет 8 О С, расход теплоносителя в системе отопления не менялся. Следовательно, при отсутствии автоматического регулирования расход тепла в апреле должен был составить: Qапр=(Qмарт/ΔT мa рт).ΔT aΠ р=(175/13).8=107,6 Гкал. Фактический расход тепловой энергии на отопление в апреле 2010 г. составил 55 Гкал.
Таким образом, за счет регулирования расхода тепла на отопление сэкономлено 52,6 Гкал, что при тарифе 1291 руб./Гкал составило 67,9 тыс. руб.
Затраты на оборудование автоматизированного элеваторного узла в данном случае составили 100 тыс. руб., следовательно на этом объекте система окупит себя за 2 месяца работы или за один отопительный сезон (весна+осень).
Выводы
1. Проведенные стендовые и натурные испытания автоматизированного элеваторного узла полностью подтвердили работоспособность системы и ее эффективность при регулировании расхода тепла на отопление зданий.
2. Систему отличает высокая надежность оборудования, низкая стоимость комплектующих, минимальные трудозатраты на дооборудование существующего элеваторного узла, быстрая окупаемость.
3. С учетом вышесказанного система может быть рекомендована к массовому внедрению в жилых и административно-общественных зданиях с зависимым присоединением систем отопления как одно из эффективных мероприятий по энергосбережению в ЖКХ.