Здравствуйте! Статья эта о ситуации, котороя типична для российских городов и весей, и может произойти в любом городе N, и присланна мне одним из читателей сайта. Итак.
Почему выбран именно 10 января 2015г.? Потому что в этом месяце в 2015 году температура была равна расчетной -41 °С
При данной температуре по отопительному графику котельные должны выдавать 95 °С по подаче и 70 °С на обратке. Такая погода бывает максимум неделя и то не в каждом в году. Например в отопительный период 2015—2016г.г. такой температуры не было.
В этот день котельные выдавали по подаче следующую температуру:
Но, анализируя фактические параметры по таблице видно, что котельные не работали по графику 95/70 и никто не замерз. Вроде как «недотоп»? Почему? Чтобы понять это, нужно относится к понятию «перетоп» и «недотоп» не только как к температуре, а как к понятию энергии. В нашем случае тепловой. Сама по себе температура не говорит о «недотопе» или «перетопе». Это как рассуждать об объеме тела только по его высоте.
Давайте еще раз вспомним формулу для расчета тепловой энергии:
Q (тепловая энергия) = Расход теплоносителя (м3/час) х Разность температур Т1,Т2 / 1000
То есть, чтобы выработать необходимый объем тепловой энергии необходим нужный объем теплоносителя и необходимая по графику разность температур. Да, у нас разносить температур меньше, чем по отопительному графику, но у нас значительно завышенный объем теплоносителя. То есть одно компенсирует другое и потребители получили необходимое количество тепла, но ценой большого объема теплоносителя.
Логично было бы предположить – необходимо скорректировать вторую составляющую формулы – температуру. Этого делать нельзя. Хотя бы потому, что при наружной температуре от 0 до +5 °C разницы в температуре теплоносителя между подачей и обраткой практически не будет, а значит теплоноситель не сможет набрать нужное количество энергии, чтобы ее отдать в батареях отопления.
Часто задаваемый вопрос – но ведь нам легче нагреть воду (теплоноситель) например как в котельной № 6 на 10 градусов, чем на 25 градусов. Совершенно согласен. Только не легче и не труднее – одинаково. Если смотреть таблицу, то видно, что выработка тепловой энергии на котельной одна и та же, что при разности Т1,Т2 — 10 градусов, что при разности 25 градусов. Следовательно, и газ мы потратим один и тот же.
Вот формула:
V (объем газа) = Q (Выработка) х НУР / Калорийность газа.
То есть существует прямая линейная зависимость выработки от объема сжигаемого газа и наоборот, для каждой конкретной котельной (так как НУР разный у каждой котельной)
Выработка тепловой энергии и объем газа, что при завышенном расходе теплоносителя, что при расчетном один и тот же. Смысла выполнять регулировку как бы и нет.
Но не стоит забывать, что котельная не работает в одном режиме с постоянной температурой на выходе, а все зависит от температуры наружного воздуха.
И для примера рассмотрим следующую ситуацию:
Температура наружного воздуха за ночь опустилась с -5 до -15 градусов. Так часто бывает в нашем регионе. И нам необходимо поднять температуру по подаче с 57 градусов до 68 градусов.
Что в этом случае происходит. Возьмем ту же котельную № 6. Посчитаем, какая нам потребуется мощность котельной в этом случае.
Фактический расход теплоносителя составляет 303т/час = 84,2 кг/сек
Q = С х G х (разность температур), где:
Q – мощность в Вт
G – расход теплоносителя – кг/сек
С – теплоемкость воды = 4200Дж/кг х градус)
Считаем:
Q = 4200 х 84,2 х (68-57) = 3890040 Вт = 3,89МВт – то есть при наборе температуры на 11 градусов требуется мощность котельной больше своей подключенной нагрузки. То есть необходимо включение дополнительно трех котлов ВВД-1,8 на период поднятия температуры. Так сказать «на разгон»
После выполнения регулировки до расчетных параметров, ситуация будет следующая:
Объем теплоносителя (G) как токовой останется прежним – мы же при регулировке не сливаем теплоноситель. А вот движение его замедлится по формуле:
Фактический расход теплоносителя после регулировки станет 122т3/час. = 33,9 кг/сек
Посчитаем, какая нам потребуется мощность котельной в этом случае
Q = 4200 х 33,9 х (68-57) = 1566180Вт = 1,56МВт – то есть при наборе температуры на 11 градусов требуется мощность котельной в половину меньше своей подключенной нагрузки. То есть достаточно подключение одного котла ВВД-1,8.
Почему это происходит можно понять, посмотрев на зависимость скорости теплоносителя от его расхода. И чем больше расход воды тем большую работу (Дж) мы должны совершить, чтобы обеспечить данный расход теплоносителя необходимой температурой.
По этой же причине, котельная без регулировки при – 41 градусов не СМОЖЕТ соблюдать отопительный график 95-70 °C.
Q = 4200 х 84,2 х (95-70) = 8841000 Вт = 8,84МВт
Располагаемая мощность котельной № 6 = 8,3МВт (и это с учетом ГВС.
В этом случае, есть опасность недотопить концевых потребителей, у которых естественным образом расход теплоносителя равен или меньше расчетного. (им то ведь нужно дать 95 °C в радиатор.)
А после регулировки сможет:
Q = 4200 х 33,9 х (95-70) = 3559500Вт = 3,6МВт
Теперь к тому, что перетопы нам якобы выгодны. Возьмем любой дом, к примеру жилой дом. Расчетный объем теплоносителя 2,91 м3/час. Температура по графику Т1 = 53,46гр, Т2 = 44,18гр. Потребление теплоты Q = 2,91 х (53,46 – 44,18) / 1000 = 0,027Гкал/час.
Фактический объем теплоносителя 5,4м3/час, температура Т1 = 53гр, Т2 = 48 гр. Потребление Q = 5,4 х (53-48)/1000 = 0,027Гкал/час.
Вопрос: в чем заключается перетоп? Где он вообще? Потребление одно и тоже. Платят кстати также. Но при этом в квартире у жителей температура больше 21 градуса.
Почему?
Давайте разберемся. С подачей все ясно. Одинаковая. Обратим внимание на обратку и расход теплоносителя. По графику температура обратки: 44,18 градусов. По факту она 48 градусов. Расход теплоносителя 2,91 и 5,4м3/час соответственно. Зафиксируем это в памяти.
Теперь про отопительный график. Отопительный график рассчитывается на два параметра:
1) На расчетную температуру наружного воздуха для нашего региона, т.е. на максимум: – 41 гр.
2) На внутреннюю температуру в квартире 21 гр.
Иными словами при любой температуре наружного воздуха, в том числе и максимальной, этот график должен обеспечить такую температуру подачи, чтобы в квартире температура воздуха была 21 градус
Если вспомнить физику, то тепло движется всегда из зоны с более высокой температурой в зону с более низкой. Причем это происходит не зависимо от того хотим мы этого или нет.
В нашем случае с жилым домом по графику дом, как потребитель тепловой энергии, должен был «снять» 53,46 – 44,18 = 9,28 гр. Снял по факту 53-48 = 5 градусов
То есть снял по факту меньше, но обеспечил в квартире жаркий микроклимат. Как так может быть?
Чтобы это понять, рассмотрим понятие температурного напора.
Температурный напор - разность характерных температур среды и стенки (или границы раздела фаз) или двух сред, между которыми происходит теплообмен. В нашем случае это отопительный прибор и воздух в квартире. У каждого отопительного прибора в паспорте он прописан, по крайней мере в современных.
Мощность отопительного прибора считается:
где К – коэффициент теплопередачи прибора, Вт/м² °С
А – площадь поверхности радиатора в квадратных метрах;
ΔT – температурный напор, измеряемый в градусах Цельсия;
Из формулы видно, что чем больше температурный напор, тем больше мощность отопительного прибора. Формула температурного напора простая:
Посчитаем: При Т1=53,46; Т2=44,18 
Посчитаем: При Т1=53; Т2=48
По нему мы можем прикинуть температуру в квартире
по вышеуказанной формуле: 
Температурный напор берем по расчетным параметрам, ведь количество секций (а значит и площадь А) радиатора не изменяется.
Получается: Х = 23 градуса. Температура в квартире завышена по сравнению с расчетной. Если квартира получила лишнее количество тепла то теперь нетрудно его посчитать:
Берем разницу расходов по факту и расчету: 5,4м3/час – 2,91м3/час = 2,49м3/час
Берем разницу между температурными напорами: 29,5-27,8 = 1,7гр.
Ну и считаем количество теплоты Q = 2,49 *1,7/1000 = 0,004Гкал/час.
Это то тепло, которое отдал лишний теплоноситель. А если в месяц то умножаем на 720 часов то получается 3Гкал/мес. И это на примере одного потребителя. А если еще умножить на количество потребителей от котельной?
Это тот объем тепла за которые не заплатит потребитель. Ведь он платит согласно показаний счётчика не за теплоноситель, который прошёл по системе, а за тепло, которое теплоноситель отдал в дом. Потому что по узлу учета будет такая же цифра 0,027 Гкал/час.
Предвижу вопрос – но ведь люди открыли форточки, сейчас будут потреблять больше, платить больше. Нет. Потребят столько, сколько нужно.
Ведь система отопления работает для того, чтобы компенсировать потери тепа и для нагрева приточного воздуха в помещение. Поэтому не надо путать дырявый дом, который не может набрать своих 21 градус в помещении. Расчетный объем тепловой энергии не может компенсировать потери и поэтому ему требуется больше тепла — потребление вырастает.
А вот у дома, у которого количество поданной теплоты компенсирует все потери и более того дом, не успевая терять тепло, работает как аккумулятор теплоты, то он вправе либо просто «выкинуть» его на улицу через форточку, либо жить в более теплых условиях.
Народ стал платить больше не потому что перетоп. Он за него не платит. Это тихий бунт из за роста тарифа, который управляющая компания пытается выдать за перетоп, чтобы как то сдерживать недовольство людей. Экономию в тепловой энергии даст не устранение перетопа, а внедрение энергосберегающих мероприятий на уменьшение потребления теплоты. Людям жарко – радуйтесь люди.
На тему перетопа (перегрева) совсем недавно я написал и выпустил книгу , полностью посвященную обратке отопления, перегреву (перетопу) по обратке. Она называется «Все,что вы хотели знать про перегрев обратки!».
Вот содержание этой книги:
1. Введение
2. Что такое обратка отопления?
3. Из за чего возникает перегрев обратки?
4. Штрафные санкции со стороны теплоснабжающей организации за перегрев обратки.
5. Как отрегулировать систему отопления и устранить перегрев по обратному трубопроводу?
6. Заключение
Все, что вы хотели знать про перегрев обратки!
Каждую весну и осень мурманчане сталкиваются с проблемой: в домах становится жарко и форточки приходится открывать чаще. При этом тепло, за которое люди платят, уходит в никуда.
07.05.2015, 20:20
Зимние морозы позади и на улице стало значительно теплее. Казалось бы, можно только радоваться приближающемуся лету. Но каждую весну и осень мурманчане сталкиваются с проблемой: в домах становится жарко и форточки приходится открывать чаще. При этом тепло, за которое люди платят, уходит в никуда.
Происходит это потому, что температура на улице меняется слишком быстро, и котельные не успевают оперативно перейти на новые режимы работы, и дом буквально перегревается. На профессиональном сленге это явление называется «перетоп».
Для того чтобы решить проблему, необходимо понять как работает наша система отопления. Если не вдаваться в тонкости, то схема проста. На котельной вода нагревается и подаётся на дом. Там она, проходя через батареи в квартирах, остывает и уходит обратно на котельную, где её снова подогреют до нужной температуры.
Из-за того, что вода подается на дом слишком горячей, специальные устройства, элеваторы, подмешивают часть остывшей воды к горячей, и температура батарей в квартире становится оптимальной. Это в теории. А на практике все дома разные и, чтобы не было «перетопов», каждому из них нужна своя тонкая регулировка температуры.
Специалисты по технологиям энергосбережения предложили свой вариант:
Павел Афанасиевский, ведущий инженер компании «ЭКТЕП»: «Элеватор – регулирует температуру теплоносителя в зависимости от температуры наружного воздуха в автоматическом режиме. То есть, устанавливается датчик на подающий трубопровод, на обратный, датчик наружного воздуха, подсоединяется к контроллеру. При изменении температуры наружного воздуха контроллер посылает импульс на привод электродвигателя. Двигатель передвигает конусную иглу, открывая или закрывая сопло, через которое проходит теплоноситель в систему отопления».
Проще говоря, теперь умная техника сама определит, сколько холодной и горячей воды необходимо смешать, чтобы получить оптимальные 20-22 градуса в квартире. В тёплые периоды отопительного сезона такая система заметно снижает потребление горячей воды.
Экономия налицо. К примеру, такое девятиэтажное жилое здание, используя энергоэффективное оборудование, за три месяца может сэкономить до миллиона рублей. Скептики могут сказать, что в масштабах целого дома это сумма не значительная и игра не стоит свеч. Но если даже навскидку посчитать, то получится, что меньше чем через год оборудование себя окупает, а еще через год сэкономленных средств может хватить, например, для ремонта крыши или парадных дома.
На сегодня в Мурманске энергосберегающее оборудование стоит уже более чем в сотне домов. На примере сорока из них специалисты подсчитали, что за последние полгода экономия составила более 16 миллионов рублей, то есть, в среднем, чуть более 400 тысяч рублей на дом. Кстати, наибольшие показатели экономии пришлись на февраль и март. Это говорит об актуальности сберегающих технологий не только в весенний и осенний периоды, но и весь год.
С 1 сентября 2012 года в России вступили в силу новые правила предоставления коммунальных услуг. С этого времени в Общественную приемную Балтийской медиа-группы участились обращения, вызванные повышением платы за жилищно-коммунальные услуги.
Советы приемной
В 2013 году приемная получила 1456 таких обращений, больше всего – из Выборгского, Невского, Приморского и Фрунзенского районов. По информации редактора Общественной приемной Елены Лезиной, большая часть обращений (1107) поступила от жителей домов, находящихся в управлении районных жилкомсервисов (ЖКС). В январе-феврале 2014 года обращений стало уже гораздо меньше, чем годом ранее, – всего 71. При этом больше всего жалоб было вызвано повышением платы за отопление, а также за водоснабжение на ОДС (общедомовые нужды).
«Мы объясняем всем, кто к нам обращается, что прежде всего нужно направлять претензию в обслуживающую организацию, с тем чтобы получить от нее объяснение причин повышения платы за жилищно-коммунальные услуги. Если нужно, мы помогаем в составлении такой претензии, – говорит Елена Лезина. – Но уже после получения ответа, если он не устроит заявителя, ему нужно обращаться в уполномоченные органы государственной власти, в том числе в Государственную жилищную инспекцию».
На что жалуемся?
Заместитель начальника Государственной жилищной инспекции Санкт-Петербурга Юрий Кузин предоставил более полную информацию о претензиях, выдвигаемых жителями города при обращениях в ГЖИ.
«Обращений становится все меньше: за прошлый год мы получили 7 тысяч, а на 3 марта 2014 года их насчитывается 1200», – отметил он.
Жалоб на недостаточное отопление жилья не было вообще. 3% жалоб было вызвано тем, что после установки общедомовых приборов учета в домах не произошло снижения коммунальных платежей, хотя жители на это рассчитывали. 4% жалоб пришлось на неправильные расчеты площадей в домах. По мнению Юрия Кузина, такие жалобы не вызывали у их авторов особого недовольства, так как в ГЖА им объясняли, что расчеты жилых и нежилых площадей впрямую не влияют на размеры квартплаты.
6% жалоб были вызваны обычными математическими ошибками, допущенными при расчетах, 22% – техническими неисправностями лифтов и коммунальных сетей и, наконец, более 50% жалобщиков просто не понимали порядка начисления оплаты за отопление и были не согласны с итоговыми суммами.
Кто виноват?
«Отопление сегодня – самая болезненная тема, – отметил Юрий Кузин, – потому что расходы на него имеют самый большой удельный вес в общем объеме квартплаты».
Кроме того, эта тема особенно актуальна еще и потому, что массовым явлением за последний год стали так называемые перетопы, которые не только доставляют огромные неудобства горожанам, но и напрямую ассоциируются у них с крупным платежами по статье «отопление». Однако в проблемах, связанных с перетопом, Юрий Кузин обвинил, в первую очередь, самих горожан.
«Важно знать, что за перетоп тоже можно получить перерасчет. Обращаться нужно в свои аварийно-диспетчерские службы (АДС), для того чтобы зафиксировать сами факты перетопа, однако люди за этим не обращаются», – констатировал он.
Многие горожане хотят, чтобы регулирование при перетопе производилось оперативнее, чем сейчас. Однако здесь нужно понимать, объясняет Юрий Кузин, что дом – это технически сложное устройство: регулировку задвижек в трубах горячего водоснабжения производит диспетчер теплоснабжающей организации (ТСО), и на это ему дается от 12 до 24 часов. При этом теплоотдача каждого дома строго индивидуальна (здания по-разному расположены по отношению к солнцу, ветрам, построены из разных материалов и по разным технологиям, разные доли их жильцов произвели утепление квартир и подъездов и т.д.). От комплекса всех этих факторов зависит и количество потребленного тепла, и, соответственно, плата за него. В этом смысле в городе нет двух одинаковых домов.
Порядок действий
Если в квартире отмечен явный перетоп, жильцу нужно звонить в АДС, и та обязана в течение двух часов прислать своего сотрудника, для того чтобы тот произвел замеры температуры воздуха и подтвердил перетоп документально. За то время, которое пройдет от момента замера до момента, когда уровень отопления будет отрегулирован, ТСО должна произвести перерасчет.
Если перетоп случился сразу в нескольких домах и АДС не успевает это замерить, тогда потребитель имеет право сам составить акт в присутствии, например, своих соседей и председателя Совета дома. В этом плане неправы те горожане, кто пока не удосужился создать в своих домах ни ТСЖ, ни Совета дома, тем более что председатель совета имеет право доступа ко всей документации управляющей компании и к общедомовым приборам учета.
По мнению Юрия Кузина, нежелание горожан обращаться в свои АДС приводит только к тому, что ни управляющие компании, ни жилкомсервисы до сих пор не учились реагировать на жалобы – потому что им никто не жалуется.
Так что нельзя во всем винить обслуживающие организации, констатировали участники обсуждения: жильцы, не способные создать ТСЖ или Совет дома, во многом сами виноваты в своих бытовых неудобствах.
На улице уже совсем погожая весенняя погодка, но отопительный сезон не закончен, и в некоторых домах жильцы борются с раскаленными батареями при помощи открытых форточек. Между тем это влетает в копеечку, да немалую!
Вопрос об открытых форточках и огненных батареях обсуждался в Правительстве Ульяновской области 12 марта на совещании «К барьеру!».
Помню не такие уж давние времена, когда нам приходилось бороться с «недотопом», когда люди замерзали в своих домах. Сейчас добились того, что энергетики начали работать исправно, и возникла совершенно обратная проблема - стало жарко, - прокомментировал первый заместитель губернатора Александр ЯКУНИН . - Тем не менее «перетоп», равно как и «недотоп», согласно законодательству, тоже является нарушением, с которым надо бороться.
Наиболее остро задача энергосбережения встает в осенне-весенний период, когда возникает значительная переплата. При относительно теплой погоде температура теплоносителя оказывается избыточной, и возникает так называемая проблема «перетопа» (избытка теплоты).
Отапливаемое помещение перегревается, потребитель чувствует дискомфорт, и ему приходится жить с открытой форточкой. При этом энергия, затрачиваемая на обогрев, в буквальном смысле выбрасывается на улицу. Чаще всего от этого страдают жители, находящиеся ближе всех к источнику теплоснабжения. Причиной «перетопов» является неотрегулированность системы теплоснабжения.
Инертность теплоснабжения в городе Ульяновске не позволяет моментально изменять параметры теплоносителя в зависимости от погоды, поэтому должна быть децентрализованная система подготовки теплоносителя, - сказал замминистра строительства, ЖКК и транспорта Сергей НОСКОВ
. - Во многих домах дальнего Засвияжья и Нового города управляющие компании предложили собственниками и установили системы погодного регулирования, которые не только создают комфортную температуру в помещениях, но и приносят существенную экономию по оплате.
Энергоэффективность систем отопления может быть достигнута за счет установки автоматических балансировочных клапанов. При создании эффективных многоконтурных систем отопления с переменным потоком возникает задача поддержки постоянного перепада давлений в каждом контуре. Например, в двухтрубной системе отопления желательно иметь постоянный перепад давления между стояками независимо от того, насколько открыты краны отопления в каждой квартире. Балансировочные клапаны могут выполнять несколько функций: поддерживать постоянный перепад давлений, сливать теплоноситель, ограничивать расход, перекрывать трубопровод.
Рекомендуется также устанавливать автоматические терморегуляторы, которые позволяют поддерживать комфортные температуры в отапливаемых помещениях на уровне, задаваемом самим потребителем, и экономить до 30% тепловой энергии и средств на ее оплату. В последнее время все большее предпочтение при отоплении зданий отдается ИТП (индивидуальным тепловым пунктам). ИТП - комплекс установок, предназначенных для распределения тепла, поступающего из тепловой сети. Преимущество - в отсутствие потерь тепла при эксплуатации ИТП и автоматическое регулирование параметров системы, дающее экономию тепловой энергии в 20-30%.
Если обобщить сказанное на совещании, то получается, что энергетики отвечают за теплоноситель, который идет по теплотрассам, но внутри дома температуру батарей должна регулировать управляющая компания, которая является исполнителем коммунальных услуг.
График температуры воды, подаваемой от наших источников ТЭЦ-1,ТЭЦ- 2 и ТЭЦ-3, подтвержден схемой теплоснабжения города Ульяновска, которая утверждена Министерством энергетики РФ, - сообщил заместитель директора Ульяновского филиала ВоТГК Сергей ГУЖЕВ . - В максимально холодные дни (до -31 градуса) температура теплоносителя утверждена на уровне 150 градусов, и 70 градусов - по обратной теплосети. Уже четвертый год мы стремимся к достижению этого графика. В эту зиму у нас есть срезка по температурам - теплоноситель выше 130 градусов не поднимался. Пока муниципалитет города Ульяновска не разрешает нам повышать температуру ввиду того, что внутридомовые системы отопления наших абонентов не готовы принять теплоноситель с такими повышенными параметрами. Но мы тем не менее год от года этот потолок, эту срезку приподнимаем. Конечно, это сказывается на экономике и нашего предприятия, и наших потребителей. Чем выше будет температура теплоносителя, тем меньше его потребуется для обогрева дома, соответственно, меньше покажут счетчики, которые установлены в Ульяновске уже практически на 100 процентов домов с нагрузкой более 0,2 Гкал, и мы уже обсуждаем вопрос об установке приборов учета и на домах с меньшей нагрузкой.
Сегодня закон не обязывает устанавливать счетчики на домах с нагрузкой менее 0,2 Гкал. Однако, по мнению энергетиков, должны измеряться все коммунальные ресурсы, которые подаются в дом. ВоТГК уже выдала предписания управляющим организациям о том, чтобы готовить дома к тому, что температура теплоносителя будет повышаться. И это же закреплено в утвержденной схеме теплоснабжения. Иными словами, деваться некуда! Собственникам уже сейчас необходимо обеспокоится тем, чтобы их УК провела необходимые мероприятия по подготовке к следующему отопительному сезону. Если сама компания ничего не предлагает, на общем собрании необходимо ее заставить это делать. Иначе так и придется бороться с «перетопом» путем открывания форточек, переплачивая баснословные суммы за излишнее тепло, которое так или иначе будет поставляться нам в дом.
Алексей Николаев
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.