Учет энергоресурсов одна из приоритетных задач в системах управления промышленными и общественными объектами. Федеральный закон № 261 ФЗ «Об энергосбережении и повышении энергоэффективности», впервые принятый в 2009 году, определяет требования по энергоэффективности к вновь возводимым и реконструируемым зданиям и к зданиям. Статья 11, пункт 6: «Не допускается ввод в эксплуатацию зданий, строений, сооружений, построенных, реконструированных, прошедших капитальный ремонт и не соответствующих требованиям энергетической эффективности и требованиям оснащенности их приборами учета используемых энергетических ресурсов.»

Системы технического учета тепловой энергии

Системы технического учета тепловой энергии так же бывают двух типов: автоматизированные системы технического учета тепловой энергии (АСТУТ) и автоматизированные системы коммерческого учета тепловой энергии (АСКУТ) .

АСКУТ контролируют данные на входе и выходе из объекта и присутствуют на всех объектах, подключенных к общей тепловой сети. Счетчики расхода тепла устанавливаются в индивидуальном тепловом пункте здания.

Узел учета тепла состоит из вычислителей количества тепла, преобразователей и индикаторов расхода, температуры, давления, регулятора перепадов давления, запорно-регулирующей арматуры.

В настоящее время наметилась устойчивая тенденция по установке индивидуальных счетчиков тепла для каждой квартиры, и в этом случае счетчики объединяются по информационной шине данных (по аналогии с системой АСКУЭ).

Учитывая это, для владельцев объекта больший интерес представляет система АСТУТ.

Использование АСТУТ позволяет вести анализ следующих данных:

• Количество теплоты, объем и масса теплоносителя в контурах;
• Температура и давление в прямом и обратном трубопроводе, значение разности температур в подающем и обратном трубопроводах;
• Температура окружающего воздуха (при наличии термопреобразователя);
• Параметры конденсата и подпитки;
• Суммарного времени накопления объема и массы жидкости в каждом трубопроводе;
• Текущего значения тепловой мощности;
• Техническое состояние оборудования;
• Техническое состояние инженерных сетей;
• Несанкционированный доступ к приборам учета.

Такая система учёта обладает следующими преимуществами: позволяет экономить финансовые средства на оплату отопления, облегчает техническое обслуживание системы, даёт возможность вести точный учёт расходов на отопление по каждой ветви отопления вплоть до отдельного прибора отопления.

Системы технического учета расходы воды

Аналогично всем, системы технического учета расходы воды бывают двух видов: автоматизированные системы технического учета питьевой, технической и сточной воды (АСТУВ) и автоматизированные системы коммерческого учета питьевой, технической и сточной воды (АСКУВ) .

Система учета воды - это многоуровневая автоматизированная система, которая функционирует в режиме реального времени и осуществляет коммерческий учет потребления воды. Количество уровней и архитектура построения системы определяются на стадии разработки технического задания и зависят от сложности и системы водоснабжения объекта.

Задачи системы учета воды включают в себя:

• Автоматизированный учет расхода воды, температуры и давления в трубопроводах;
• Автоматический сбор информации со всех счетчиков воды и контроллеров;
• Обработка и статистический анализ полученных данных;
• Сбор данных о состоянии средств измерений;
• Дистанционная автоматическая диагностика состояния технологического оборудования;
• Предупредительная сигнализация при нарушении режимов потребления воды, нештатной работе оборудования, несанкционированном вмешательстве в работу оборудования;
• Формирование сигналов защит и блокировок в случае возникновения аварийных ситуаций;
• Формирование отчетных документов.

Система учёта воды позволяет анализировать данные о:

• Количестве питьевой, технической и сточной воды, поданной (полученной) за определенный период и ее параметры;
• Суммарном времени накопления объема и массы воды в каждом трубопроводе;
• Техническом состоянии оборудования;
• Техническом состоянии инженерных сетей;
• Несанкционированном доступе к приборам учета.

Для учёта расхода воды применяются следующие виды счётчиков: тахометрические, электромагнитные, ультразвуковые, вихревые.

Системы учета расхода газа (или других энергоносителей)

Продолжая аналогию, системы учёта расхода газа делятся на два вида: автоматизированные системы технического учета газа (АСТУГ) и автоматизированные системы коммерческого учета газа (АСКУГ) . Задачи, выполняемые системами соответственно, расчет потребления и оптимизация потребления внутри системы.

Система учёта газа в общем случае позволяет анализировать данные о расходе и количестве природного или технического газа, покомпонентном составе природного газа, параметрах природного газа: влажности, плотности, теплоте сгорания, индексе Воббе, коэффициенте сжимаемости природного газа, средних температуре и давлении газа, техническом состоянии оборудования и инженерных сетей, несанкционированном доступе к приборам учета.

Система учёта газа позволяет решить следующие задачи:

• Точно и своевременно измерять расход газа;
• В реальном времени автоматически собирать и унифицировать данные с узлов учета;
• Проводить обработку, анализ и накопление полученных данных;
• Проводить дистанционную автоматическую диагностику состояния технологического оборудования;
• Активировать сообщение оператору при нарушении режимов потребления газа, нештатной работе оборудования, несанкционированном вмешательстве в работу оборудования;
• Формируют сигналы защиты и блокировок в случае возникновения аварийных ситуаций;
• Формируют отчетные документы по режимам и объемам потребления газа, показателей по потреблению природного газа.

В гражданском строительстве и в промышленных зданиях, технический процесс которых не связан с непосредственным использованием газа применение технического учета расхода газа не целесообразно, ограничиваются коммерческим учетом.

Интеграция систем технического учета в систему управления зданием

Интеграция систем технического учета в систему управления зданием предполагает передачу данных о потреблении в систему BMS. В каком-то смысле, система тех учета является «глазами» диспетчера. Понимание взаимосвязи процессов между инженерными системами, позволяет оперативно решать текущие задачи и разрабатывать алгоритмы автоматического управления здания в будущем. Интеграция:

• Сокращает эксплуатационные расходы;
• Уменьшает затраты на техническое обслуживание;
• Увеличивает скорость выявления проблем в работе системы.

В качестве примера, можно рассмотреть следующую условную ситуацию, когда система кондиционирования и система отопления работают друг против друга. Очевидно, потребление зданием тепла и электроэнергии будет расти, но при отсутствии технического посистемного учета энергоресурсов, оператор не увидит причину. В то же время, ситуация легко может быть разрешена, если налажен информационный обмен между системами и настроены сообщения на пульте диспетчера.

Оборудование технического учета размещается в следующей иератической последовательности.

Полевой уровень . Первичные приборы изменения параметров сетей, установлены на уровне каналов, трубопроводов и исполнительных устройств. Преобразователи передают аналоговые, цифровые или пороговые сигналы в шкафы автоматизации.

Связной уровень . Полученные сигналы преобразовываются в протокол системы управления зданием и передаются по линиям связи в систему диспетчеризации . Канал связи может быть двухпроводный, телефонный, TCP/IP, радио и т.п. Канал связи выполняет функцию инженера, который по рации передает показания, к примеру, электросчетчика диспетчеру с заданной периодичностью.

Серверный уровень, уровень управления . Продолжая пример с уровня связи, диспетчер записывает данные в таблицу и сравнивает их с предыдущей историей записи. При отклонении их от параметров, производит какие-то действия. Программное обеспечение диспетчера выполняет более сложные функции в автоматическом режиме. Данные могут собираться с одного или нескольких удаленных объектов, по разным каналам передачи данных.

ИТП – это индивидуальный тепловой пункт, такой есть обязательно в каждом здании. Практически никто в разговорной речи не говорит — индивидуальный тепловой пункт. Говорят просто — тепловой пункт, или еще чаще теплоузел. Итак, из чего же состоит тепловой пункт, как он работает? В тепловом пункте много разного оборудования, арматуры, сейчас практически обязательно — приборы учета тепла.Только там, где нагрузка совсем небольшая, а именно меньше чем 0,2 Гкал в час, закон об энергосбережении, вышедший в ноябре 2009 года, позволяет не ставить учет тепла.

Как мы видим из фото, в ИТП заходят два трубопровода – подача и обратка. Рассмотрим все последовательно. На подаче (это верхний трубопровод) обязательно на вводе в теплоузел стоит задвижка, она так и называется – вводная. Задвижка эта обязательно должна быть стальная, ни в коем случае не чугунная. Это один из пунктов «Правил технической эксплуатации тепловых энергоустановок», которые были введены в действие с осени 2003 года.

Связано это с особенностями централизованного теплоснабжения, или центрального отопления, другими словами. Дело в том, что такая система предусматривает большую протяженность, и много потребителей от источника теплоснабжения. Соответственно, чтобы у последнего по очереди потребителя хватало давления, на начальных и далее участках сети держат давление повыше. Так, например, мне в работе приходится сталкиваться с тем, что в теплоузел приходит давление 10-11 кгс/см² на подаче. Чугунные задвижки могут и не выдержать такого давления. Поэтому, от греха подальше, по «Правилам технической эксплуатации» решено от них отказаться. После вводной задвижки стоит манометр. Ну с ним все понятно, мы должны знать давление на вводе в здание.

Затем грязевик, назначение его становится понятно из названия – это фильтр грубой очистки. Кроме давления, мы должны еще обязательно знать и температуру воды в подаче на вводе. Соответственно, обязательно должен быть термометр, в данном случае термометр сопротивления, показания которого выведены на электронный тепловычислитель. Далее следует очень важный элемент схемы теплоузла – регулятор давления РД. Остановимся на нем поподробнее, для чего он нужен? Я уже писал выше, что давления в ИТП приходит с избытком, его больше, чем нужно для нормальной работы элеватора (о нем чуть позже), и приходится это самое давление сбивать до нужного перепада перед элеватором.

Иногда даже бывает так, мне приходилось сталкиваться, что давления на вводе так много, что одного РД мало и приходится еще ставить шайбу (регуляторы давления тоже имеют предел сбрасываемого давления), в случае превышения этого предела начинают работать в режиме кавитации, то есть вскипания, а это вибрация и т.д. и т.п. Регуляторы давления тоже имеют много модификаций, так есть РД, у которых две импульсные линии (на подаче и на обратке), и таким образом они становятся и регуляторами расхода. В нашем случае это это так называемый регулятор давления прямого действия «после себя», то есть он регулирует давление после себя,что нам собственно и нужно.

И еще про дросселирование давления. До сих пор иногда приходится видеть такие теплоузлы, где сделано шайбирование ввода, то есть когда вместо регулятора давления стоят дроссельные диафрагмы, или проще говоря, шайбы. Очень не советую такую практику, это каменный век. В этом случае у нас получается не регулятор давления и расхода, а попросту ограничитель расхода, не более того. Подробно расписывать принцип действия регулятора давления «после себя» не стану, скажу только, что принцип этот основан на уравновешивании давления в импульсной трубке (то есть давления в трубопроводе после регулятора) на диафрагму РД силой натяжения пружины регулятора. И это давление после регулятора (то есть после себя) можно регулировать, а именно выставлять больше или меньше с помощью гайки настройки РД.

После регулятора давления стоит фильтр перед счетчиком потребления теплоэнергии. Ну думаю, функции фильтра понятны. Немного о теплосчетчиках. Счетчики существуют сейчас разных модификаций. Основные типы счетчиков: тахометрические (механические), ультразвуковые, электромагнитные, вихревые. Так что выбор есть. В последнее время большую популярность приобрели электромагнитные счетчики. И это неспроста, есть у них ряд преимуществ. Но в данном случае у нас счетчик тахометрический (механический) с турбиной вращения, сигнал с расходомера выведен на электронный тепловычислитель. Затем после счетчика теплоэнергии идут ответвления на вентиляционную нагрузку (калориферы), если она есть, на нужды горячего водоснабжения.

На горячее водоснабжение идут две линии с подачи и с обратки, и через регулятор температуры ГВС на водоразбор. О нем я писал в В данном случае регулятор исправный, рабочий, но так как система ГВС тупиковая, эффективность его снижается. Следующий элемент схемы очень важный, пожалуй, самый важный в теплоузле – это можно сказать, сердце отопительной системы. Я говорю об узле смешения – элеваторе. Схема зависимая со смешением в элеваторе была предложена выдающимся нашим ученым В.М.Чаплиным, и стала повсеместно внедряться в капитальном строительстве с 50х годов по самый закат Советской империи.

Правда, Владимир Михайлович предлагал со временем (при удешевлении электроэнергии) заменить элеваторы смесительными насосами. Но про эти его идеи как то забыли. Элеватор состоит из нескольких основных частей. Это всасывающий коллектор (вход с подачи), сопло (дроссель), камера смешения (средняя часть элеватора, где смешиваются два потока и подравнивается давление), приемная камера (подмес с обратки), и диффузор (выход с элеватора непосредственно в теплосеть с установившимся давлением).

Немного о принципе работы элеватора, его преимуществах и недостатках. Работа элеватора основана на основном, можно сказать, законе гидравлики – законе Бернулли. Который, в свою очередь, если обойтись без формул гласит о том, что сумма всех давлений в трубопроводе – динамического давления (скорости), статического давления на стенки трубопровода и давления веса жидкости всегда остается постоянной, при любых изменениях потока. Так как мы имеем дело с горизонтальным трубопроводом, то давлением веса жидкости приблизительно можно пренебречь. Соответственно, при снижении статического давления, то есть при дросселировании через сопло элеватора, возрастает динамическое давление (скорость), при этом сумма этих давлений остается неизменной. В конусе элеватора образуется разрежение, и вода из обратки подмешивается в подачу.

То есть элеватор работает как смесительный насос. Вот так все просто, никаких насосов с электроприводом и т.д. Для недорогого капитального строительства с высокими темпами, без особого учета теплоэнергии — самый верный вариант. Так и было в советское время и это было оправдано. Однако у элеватора есть не только достоинства, но и недостатки. Основных два: для его нормальной работы перед ним нужно держать относительно высокий перепад давления (а это соответственно сетевые насосы с большой мощностью и немалый расход электроэнергии), и второй и самый главный недостаток — механический элеватор практически не подается регулировке. То есть, как выставили сопло, в таком режиме он и будет работать весь отопительный сезон, и в мороз и в оттепель.

Особенно ярко этот недостаток проявляется на «полочке» температурного графика, об этом я . В данном случае на фото у нас погодозависимый элеватор с регулируемым соплом, то есть внутри элеватора игла ходит в зависимости от температуры на улице, и расход либо увеличивается, либо уменьшается. Это более модернизированный вариант по сравнению с механическим элеватором. Это тоже, на мой взгляд, не самый оптимальный, не самый энергоемкий вариант, но об этом не в этой статье. После элеватора, собственно, вода идет уже непосредственно к потребителю, и сразу за элеватором стоит домовая задвижка подачи. После домовой задвижки манометр и термометр, давление и температуру после элеватора нужно знать и контролировать обязательно.

На фото еще и термопара (термометр) для измерения температуры и выдачи значения температуры в контроллер, но если элеватор механический, ее соответственно нет. Далее идет уже разветвление по веткам потребления, и на каждой ветке тоже по домовой задвижке. Движение теплоносителя по подаче в ИТП мы рассмотрели, теперь об обратке. Сразу на выходе обратки с дома в теплоузел устанавливается предохранительный клапан. Назначение предохранительного клапана – сбросить давление в случае превышение нормируемого давления. То есть при превышении этой цифры (для жилых домов 6 кгс/см² или 6 бар) клапан срабатывает и начинает сбрасывать воду. Таким образом мы предохраняем внутреннюю систему отопления, особенно радиаторы от скачков давления.

Далее идут домовые задвижки, в зависимости от количества веток отопления. Также должен быть манометр, давление с дома тоже нужно знать. Кроме того по разнице показаний манометров на подаче и обратке с дома можно очень приблизительно прикинуть сопротивление системы, проще говоря потери давления. Затем следует подмес с обратки в элеватор, ветки нагрузки на вентиляцию с обратки, грязевик (про него я писал выше). Далее ответвление с обратки на горячее водоснабжение, на котором в обязательном порядке должен быть установлен обратный клапан.

Функция клапана в том, что он пропускает поток воды только в одном направлении, обратно вода течь не может. Ну и далее по аналогии с подачей фильтр на счетчик, сам счетчик, термометр сопротивления. Далее вводная задвижка на обратке и после нее манометр, давление, которое уходит от дома в сеть, тоже нужно знать.

Мы рассмотрели стандартный индивидуальный тепловой пункт зависимой системы отопления с элеваторным подключением, при открытом водоразборе горячей воды, горячее водоснабжение по тупиковой схеме. Незначительные отличия в разных ИТП при такой схеме могут быть, но основные элементы схемы обязательны.

По вопросам приобретения любого тепломеханического оборудования в ИТП можно обращаться непосредственно ко мне по эл.адресу: [email protected]

Совсем недавно я написал и выпустил книгу «Устройство ИТП (тепловых пунктов) зданий». В ней на конкретных примерах я рассмотрел различные схемы ИТП, а именно схему ИТП без элеватора, схему теплового пункта с элеватором, и наконец, схему теплоузла с циркуляционным насосом и регулируемым клапаном. Книга основана на моем практическом опыте, я старался писать ее максимально понятно, доступно.

Вот содержание книги:

1. Введение

2. Устройство ИТП, схема без элеватора

3. Устройство ИТП, элеваторная схема

4. Устройство ИТП, схема с циркуляционным насосом и регулируемым клапаном.

5. Заключение

Устройство ИТП (тепловых пунктов) зданий.

Буду рад комментариям к статье.