В современном мире, где процветает рыночная экономика, тепловая энергия превратилась в товар. В связи с этим, многие потребители стали вести ее учет, для того, чтобы получить дополнительную возможность сэкономить. Измерение отданного количества тепловой энергии котельной, а также объема, полученного потребителем, производится с помощью такого устройства как теплосчетчик.
Теплосчетчик – прибор, в состав которого входят: преобразователи таких величин как расход, давление и температура, а также тепловычислитель. Это устройство способно с высокой точностью определить показатели потребляемого тепла, для того, чтобы произвести правильный расчет между поставщиком энергии и его клиентом. Такой счетчик работает по следующему принципу: в тепловычислитель поставляется информация с преобразователей о расходе различных величин. На основе этих данных производится расчет количества потребляемого тепла, это делается по определенному алгоритму. Также счетчик имеет возможность архивировать информацию, на основе которой можно делать выводы о техническом состоянии системы отопления, фиксировать аварийные ситуации и т.д.
Величина потребляемой тепловой энергии вычисляется по следующей формуле: Q = G1 (h1 — h2), где G1 – масса теплоносителя, h1 и h2 – теплосодержание теплоносителя, в подающем и обратном трубопроводах соответственно. Этот алгоритм вычисления справедлив лишь для закрытых систем теплоснабжения.
Закрытые системы теплоснабжения получили широкое распространение в Европе. Они работают по такому принципу: горячая вода проходит сквозь теплообменник потребителя, а затем возвращается на котельную в том же объеме, но уже с меньшей температурой. В нашей стране большей популярностью пользуются открытые системы: в них горячая вода используется не только для отопления, но и для применения в системах водоснабжения – таким образом, на котельную жидкость возвращается не в полном объеме. Однако специфическим фактором использования счетчиков в России является то, что даже из закрытых систем происходит несанкционированный забор воды, которая тратится на хозяйственные нужды. По этой причине отечественные устройства чаще всего состоят из двух расходомеров, термопреобразователей, водосчетчика, и вычислителя, который производит учет по нескольким алгоритмам.
С формулами существует некоторая неопределенность. В правилах, регламентирующих учет тепловой энергии, от 1995 года, дан следующий алгоритм: Q = Qи + Qп + (Gи + Gгв + Gу) (h2 — hхв). Где Qп – потери тепла, произошедшие на площади, находящейся от границы балансовой принадлежности до узла учета потребителя; Gи – масса жидкости, потраченной потребителем на систему отопления; Gгв – масса жидкости, отпускаемая на водозабор; Gу – утечки жидкости; hхв – холодная вода, потраченная на подпитку систем теплоснабжения. Сложность этой формулы состоит в том, что в правилах не сказано, как именно должны проводится измерения показателей Qп, Gи, Gу, Gгв и hхв,. Сегодня этот алгоритм адаптирован к различным по конфигурации системам. Он выглядит так: Q = G1 (h1 — hхв) — G2 (h2 — hхв).
Классификация теплосчетчиков.
Данные приборы отличаются друг от друга преобразователями расхода. Эти составные части теплосчетчиков определяют их метрологические, а также эксплуатационные характеристики. В зависимости от расходомера различают счетчики вихревые, ультразвуковые, тахометрические и электромагнитные. Каждый вид прибора подходит для использования в определенных условиях. Например, тахометрические устройства чаще применяют на трубах, диаметр которых составляет 15-20 мм. Если размер труб средний, то на них монтируют электромагнитные или вихревые счетчики. Ультразвуковые приборы больше подходят для использования на трубах большого диаметра. Следует учитывать, что такое распределение не абсолютно.
Теплосчетчики можно также классифицировать на:
• Компактные, предназначенные для использования в квартире или в системах закрытого водоснабжения. В них вычислитель совмещен с преобразователем (-ями) расхода.
• Единые, у которых выходной сигнал расхода является величиной ненормированной, а электронные части расходомера размещены в корпусе вычислителя. Вычислитель может работать только с данными преобразователями.
• Комбинированные, имеющие универсальный вычислитель, способный работать с датчиком любого типа.
Последние приборы стали очень популярными в России. Главное достоинство этих устройств состоит в том, что в них можно сохранить единый интерфейс, адаптируя их к определенным условиям, путем выбора подходящих преобразователей. Таким образом, во всех домах могут быть установлены одинаковые приборы, имеющие немного разные модификации. Это значительно облегчит их техническое обслуживание и сбор получаемой с их помощью информации.
Системы учета.
Система учета – несколько теплосчетчиков, подключенных к центральному компьютеру. Основная проблема, возникающая при проектировании таких систем, состоит в том, что каждый производитель этих приборов создает для них специальный протокол. Интерфейсы устройств приходится объединять, дописывая программы вручную, что отнимает много времени.
Системы учета довольно сложны в установке. Дело в том, что российские дома оборудованы стояковой системой отопления, а для монтажа теплосчетчика требуется наличие подающего и обратного трубопроводов. Решение для этой проблемы существует: отопительный прибор каждой квартиры оснащают индикатором теплопотребления, а теплосчетчик устанавливают на общем вводе. После завершения отопительного периода общее потребление тепла распределяется по квартирам с помощью показаний индикаторов. Такая система включается в состав систем высшего уровня: районных, городских.
На что обратить внимание при покупке теплосчетчика?
Современный российский теплосчетчик – это устройство, которое обладает следующими характеристиками:
• Вычислитель поддерживает работу преобразователей различных видов.
• Вычислитель запрограммирован на то, чтобы вычислять расход тепла по нескольким алгоритмам.
• Выбор нужной формулы осуществляется при помощи внешнего компьютера или непосредственно с самого вычислителя.
• Устройство поддерживает технологию передачу данных.
При выборе теплосчетчика нужно обращать внимание на такие характеристики как:
• Погрешность измерений. В современных теплосчетчиках эта величина составляет ±4 % при разности температур жидкости больше 20°С. Это соответствует установленным нормам. Однако лучше выбирать устройства, которые обладают меньшими значениями погрешности.
• Диапазон измерений расхода. Все теплосчетчики имеют диапазон не менее 1-25, а значит, у многих из них большая величина расхода соответствует скорости потока воды 10 м/с. Наименьший расход, поддающийся измерению, происходит на скорости не больше 0,4 м/с.
• Показатели потери давления. Преобразователи обладают гидравлическим сопротивлением, из-за которого и происходит потеря давления. Этот показатель критичен ввиду того, что в системе теплоснабжения располагаются малые напоры. Наибольшая величина сопротивления наблюдается у тахометрических счетчиков, наименьшая у ультразвуковых и электромагнитных.
• Длина прямых труб. Для того, чтобы преобразователь работал корректно, на расстоянии в нескольких метров до и после него должны находится участки труб, не имеющие изгибов.
• Каналы измерений. Многие современные приборы могут обслуживать учет по нескольким вводам, однако, покупая теплосчетчик, следует руководствоваться принципом разумной достаточности.
• Наличие и размер архива. Почти все современные приборы оснащены возможностью архивировать данные, полученные за последние 45 суток (почасовые устройства), 2-6 месяцев (посуточные), 5 лет (помесячные).
• Наличие системы самодиагностики. Следует отдавать предпочтение приборам, оснащенным такой системой, так они автоматически осуществляют проверку технического состояния оборудования и сигнализируют о появлении неполадок. Это позволяет быстро устранить все неисправности.
• Оснащение теплосчетчиков интерфейсом передачи данных. Следует выбирать устройство, имеющее интерфейс RS-232, так это программное обеспечение является самым распространенным.
• Зависимость прибора от электричества. Если перебои с электрической энергией возникают часто, то лучше приобрести теплосчетчик, который сможет работать автономно.
• Комплектующие, которые входят в комплект поставки. Нужно следить за тем, чтобы все устройства, продающиеся в одном наборе, были сертифицированы.
• Срок эксплуатации. Чаще всего гарантийный срок составляет около 2х лет. Однако уже начали выпускать приборы, срок службы которых достигает 5 лет.
• Стоимость. Это критерий следует рассматривать в последнюю очередь.
Проблемы теплоучета.
Самой главной проблемой является отсутствие четкой нормативной документации. Дело в том, что все существующие сегодня правила, уже устарели или не соответствуют действительности. Поэтому нельзя утверждать, что гигакалория, вычисленная одним прибором, будет равняться гигакалории, полученной другим устройством.
Другая проблема – фальсификация данных, получаемых прибором. Неправильные измерения могут возникнуть вследствие настройки прибора определенным образом, направленным на выдачу ложного результата, или из-за того, что производитель не указал настоящие характеристики теплосчетчика при продаже.
Мы имеем следующее представление о верном порядке учета. Итак, все проблемы, имеющиеся с измерением потребляемой тепловой энергии сегодня можно разделить на:
• Измерительные. В них входят процедуры измерения и учета физических величин.
• Процедурные. Включают в себя способы обработки полученных результатов.
• Информационные. Состоят из передачи информации между компонентами системы.
• Эволюционные. Включают возможности развития систем теплового учета.
Мы считаем, что если к каждой из этих групп создать нормативные документы, то проблемы сами по себе решатся.
Например, измерительные вопросы нужно регламентировать в документах, которые должны разрабатываться органами сертификации и метрологии. Их созданием должны заниматься настоящие профессионалы, которые хорошо разбираются в этой сфере.
Процедурные проблемы должны быть урегулированы Правилами учета тепловой энергии. В них нужно будет указать, каким образом следует производить обработку полученной информации для создания отчетных ведомостей. Эти правила должны быть четко регламентированы и соблюдаться всеми работниками.
Информационные и эволюционные вопросы должны быть отражены в стандартах, разрабатывающихся разнообразными ассоциациями предприятий. Это поможет продвигать устройства, соответствующие определенным стандартам, на рынке.
Итак, план разработки нормативной базы учета выглядит следующим образом: энергетики дают определения тому, какие именно показатели должны измеряться теплосчетчиками, а также тому, что принято считать товаром в системах теплоснабжения. На основе этих данных метрологи должны создать уникальные методики вычисления. То есть, метрология и правила должны быть связаны между собой, они могут изменяться, но ни в коем случаем им нельзя вмешиваться в дела друг друга.
В заключение мы хотим сказать, что системы учета продолжают стремительно развиваться. Информационные технологии проникают на все уровни организации этих систем. На рынке сегодня представлены устройства, обладающие искусственным интеллектом, который автоматизирует все процессы работы и делает их более качественными. Современный этап развития систем теплоснабжения подразумевает переход от локальных счетчиков к локальным системам. Предполагаем, что в будущем в мире оборудование для учета тепла будет использоваться именно как системы, а не в качестве набора индивидуальных устройств.
Учет тепловой энергии