К вопросу применения автоматизированных узлов управления.
В 2000 году в г. Казани в микрорайоне Азино-1 квартал 2 были установлены в жилых домах 20 автоматизированных узлов управления. Основное назначение узлов – учет потребляемой тепловой энергии, преобразование температуры теплоносителя, поддержание в системе отопления здания температуры в зависимости от температуры наружного воздуха. Узлы управления устанавливались в домах, возводимых по «Программе ликвидации ветхого жилья». По окончании отопительного сезона 2000/2001 года были сняты архивные данные о параметрах теплопотреблении с теплосчетчиков и проведен анализ работы узлов управления (УУ).
Дом | Серия | Нагрузка | Дом | Серия | Нагрузка | |
2-2 | 121 | 82,2% | 2-28 | 121 | 87,9% | |
2-6 | 125 | 89,3% | 2-29 | 90 | 86,4% | |
2-10 | 121м | 94,3% | 2-30 | 90 | 91,5% | |
2-11 | 90 | 88,7% | 2-36 | 83 | 93,7% | |
2-12 | 90 | 91,2% | 2-46 | 125 | 76,2% | |
2-15а | 121к/к | 79,9% | 2-49 | 83 | 76,6% | |
2-16а | 121к/к | 81,2% | 2-50 | 83 | 90,4% | |
2-17 | 90 | 94,3% | 2-52 | 83 | 82,8% | |
2-26 | 90м | 87,4% | 2-53 | 84 | 98,2% | |
2-27 | 90м | 90,9% | 2-54 | 84 | 103,7% |
По показаниям теплосчетчиков за период декабрь - апрель была вычислена тепловая нагрузка зданий. Среднее значение нагрузки по отношению к расчетной нагрузке по объему жилого дома приведено в таблице. По данным таблицы видно, что внедрение энергосберегающих решений (применение пластиковых окон, утепление стен, применение автоматизированных узлов управления ) дало эффект по уменьшению тепловой нагрузки зданий – в среднем по кварталу на 12%.
Но по проектным данным, снижение нагрузки с учетом внедрения энергосберегающих мероприятий должно было быть значительно больше. Так, сумма тепловой нагрузки по приведенным в таблице 20 домам составляет по расчету по объему зданий 10,13 Гкал/ч, а по проектным данным 6,23 Гкал/ч, т. е. планировалось снижение нагрузки на 38,5%. Это означает, что дома потребляют реально в 1,45 раза больше, чем по проекту, и проектные мероприятия по энергосбережению выполняются не в полной мере.
Настройка автоматики регулирования по проектным данным приводит к занижению температуры обратного теплоносителя.
Однако, для дома 4-6, где применен «мягкий фасад», утепленный минеральными плитами, значение нагрузки на отопление полностью совпадает с проектными данными.
В доме 4-6 установлен индивидуальный тепловой пункт (ИТП), где установлены теплообменники системы отопления и горячего водоснабжения. По результатам работы ИТП было определено, что нагрузка на горячее водоснабжение на жилую часть составляет в среднем за сутки 0,149 Гкал/ч (при проектной часовой нагрузке 1,05 Гкал/ч), что соответствует 80 л на человека в сутки (при норме расхода 130 литров). Однако по показаниям водосчетчика, учитывающего расход холодной воды, идущей на приготовление горячей воды на дом, потребление реально составляет 60 литров. Это означает, что 25% тепловой энергии, идущей на приготовление горячей воды, уходит на теплопотери в циркуляционной линии ГВС и стояках горячего водоснабжения. Следует отметить, что в случае применения ИТП, трассы горячей воды имеют малую длину, а тепло, выделяемое линией горячей воды, остаётся внутри дома. При существующей системе с центральными тепловыми пунктами (ЦТП) потери энергии на циркуляционной линии могут достигать 40% и более.
Низкое же потребление горячей воды (60 литров) связано с установкой в квартирах водосчетчиков, в результате чего жильцы стремятся контролировать потребление горячей воды, не допускать перерасхода.
О качестве регулирования и точности поддержания теплового режима здания можно судить по температуре обратного теплоносителя (Т2), поскольку температура возвращаемого теплоносителя связана с температурой воздуха в отапливаемых помещениях.
О характере регулирования можно видеть по графику, где видно, что автоматика точно отслеживает изменения температуры наружного воздуха, обеспечивая подачу тепловой энергии в соответствии с теплопотерями здания. Более плавный характер графика реальной температуры связан с тем, что автоматика учитывает тепловую инерцию здания.
№ домов | По графику | Ошибка |
2-2 | 52,7 | +0,9 |
2-6 | 50,8 | -1,0 |
2-10 | 51,7 | -0,1 |
2-11 | 48,7 | -3,1 |
2-12 | 52,5 | +0,7 |
2-17 | 53,9 | +2,1 |
2-26 | 48,4 | -3,4 |
2-27 | 45,6 | -6,2 |
2-28 | 52,5 | +0,7 |
2-29 | 47,1 | -4,6 |
2-30 | 48,3 | -3,5 |
2-36 | 51,3 | -0,4 |
2-46 | 55,4 | +3,6 |
2-49 | 50,6 | -1,2 |
2-50 | 60,1 | +8,3 |
2-52 | 52,4 | +0,6 |
2-53 | 51,5 | -0,3 |
2-54 | 56,5 | +4,7 |
1-64 | 50,1 | -1,8 |
4-6 | 50,8 | -1,0 |
О точности регулирования можно судить по среднемесячным температурам обратного теплоносителя. В таблице приведены данные по самому холодному месяцу сезона – февралю, средняя температура месяца –9,2º, температура обратного теплоносителя по графику Т2= 51,8º.
Из таблицы видно, что автоматика поддерживает температуру обратного теплоносителя с точностью ±2º. Отмеченные отклонения связаны со следующими причинами:
- 2-11 - неправильная настройка регулятора вследствие постороннего вмешательства; 2-26, 2-27, 2-29, 2-30 - настройка регулятора произведена согласно проектным значениям нагрузок; 2-46, 2-54 – автоматика была настроена на повышенную температуру в помещениях; 2-50 – заклинивание регулирующего клапана из-за попадания в него постороннего предмета.
Следует отметить, что в случае заклинивания регулирующего клапана, узел работает с постоянным коэффициентом смешения, как обычный элеваторный узел. При этом, если происходит завышение температуры обратного теплоносителя, происходит перерасход тепловой энергии.
Для примера сравним теплопотребление дома 2-10 в январе и феврале 2001 г. Среднее значение температуры обратного теплоносителя в январе за месяц составило 54,7° вместо 47,8°по графику, т. е. перетоп по температуре составил около 7°, значение потребленной тепловой энергии составило 128% от расчетного значения. В феврале температура обратного теплоносителя и значение потребленной энергии соответствовали норме. Таким образом превышение температуры обратного теплоносителя на 1° приводит к перерасходу тепловой энергии на 4%. В домах, оборудованных элеваторными узлами или там, где не работает автоматика, превышение температуры обратного теплоносителя составляет 5-10°, перерасход энергии составляет 20-40%.
По графикам также видно, что температура в подающем трубопроводе не всегда соответствует температурному графику из-за инерционности тепловых сетей, периоды «перетопа» сменяются периодами «недотопа». Автоматизированные узлы регулируют теплоснабжение дома в соответствии с изменением погодных условий, вне зависимости от температуры подающего теплоносителя не допускают перерасхода тепловой энергии, основной эффект от работы тепловых узлов состоит в точном поддержании теплового режима здания.
Работа узлов наиболее эффективна в переходные периоды (весна, осень), кода происходят значительные колебания температуры наружного воздуха в течение суток, и тепловые сети не успевают за изменениями температуры, работают «не в такт».
В узлах управления были установлены теплосчетчики с двумя расходомерами для учета утечек теплоносителя. По показаниям теплосчетчиков значение утечек во всех 20 домах не превысили 3%. Такое значение утечки связано только с точностью приборов, реально же значение утечки значительно ниже - по данным дома 4-6, где применена независимая схема отопления и установлен отдельный расходомер на подпитку, значение утечки (подпитки) равно 0,2%. Это означает что требование «Правил учета тепловой энергии и теплоносителя» по установке двух расходомеров в узлах учета для жилых домов излишне и только увеличивает стоимость теплового узла.
Выводы:
- Автоматизированные узлы управления производят отпуск тепловой энергии соответственно тепловым потребностям здания, не допуская перерасхода тепловой энергии; Проведение энергосберегающих мероприятий дало снижение тепловой нагрузки на 12%;
Директор ООО “АТВ” .
