Результаты мониторинга потребления тепловой энергии на четырех экспериментальных объектах (общеобразовательные школы).

Для целей эксперимента были предоставлены школы (условно №№ 1, 2, 3 и 4). При этом имелось в виду, что школы №№ 3 и 4, где уже установлены только теплосчетчики, выступят в качестве контрольных объектов, то есть останутся без системы регулирования теплопотребления, а школы №№ 1 и 2 будут дооснащены системами погодного регулирования теплоносителя.

Сразу следует подчеркнуть высокую вероятность чистоты эксперимента, поскольку все школы имеют один и тот же проект, построены одновременно, являются соседними зданиями и снабжаются теплом от одной и той же магистрали.

В школах №№ 1 и 2 были установлены автоматические системы оптимизации теплопотребления (АСОТ) с применением вычислителей тепла

типа ВКТ-5.

Рассмотрим АСОТ и результаты ее внедрения в школе № 1.

На рисунке 1 приведена функциональная схема теплосчетчика и АСОТ в школе № 1.

Здесь в подающем трубопроводе системы отопления был установлен регулирующий гидроэлеватор (РГ) производства завода «ЭТОН».

Также были установлены датчики температуры в контрольном помещении (tвп) и температуры наружного воздуха (tнв). Тепловычислитель ВКТ-5 дополнительно измеряет температуры tвп, tнв и реализует алгоритм, разработанный в копании «Теплоком».

В основе этого оригинального алгоритма лежит сравнение измеряемого тепла с его расчетным количеством, необходимым для поддержания температуры внутри помещения tвп в зависимости от температуры наружного воздуха tнв, в результате чего вырабатывается регулирующее ПИД (пропорционально-интегрально-дифференциальное) воздействие, поступающее с ВКТ-5 на блок управления (БУ-2) производства компании «Теплоком». Усиленный сигнал с БУ-2 поступает на адаптер и далее на шаговый двигатель РГ, которой передвигает иглу, меняющую проходное сечение сопла РГ, что в свою очередь, изменяет его коэффициент смешения и соответственно температуру воды на его выходе.

В ВКТ-5 введены соответствующие настраиваемые установки, в том числе блокировки:

- понижение температуры в обратном трубопроводе t₂ меньше заданной. При этом дается команда на открытие РГ и выхода на расчетный расход;

- повышение температуры в обратном трубопроводе t₂ больше заданной. При этом воздействие блокируется дальнейшее открытие РГ;

- понижение (повышение) расхода теплоносителя ниже (выше) заданного. При этом блокируется воздействие на РГ.

На рисунке 2 приведены графики изменения среднесуточных температур и расходов теплоносителя АСОТ в школе 1 за март месяц. Из рисунка 2 видно, что:

- расход в обратном трубопроводе четко отслеживает температуру наружного воздуха tнв¹;

- температура в обратном трубопроводе t₂ в большинстве случаев до 20.03 была ниже предусмотренного температурным графиком, после 20.03, в связи с изменением заданного значения температуры внутри контрольного помещения до 18°С, видно некоторое увеличение t₂ из-за небольшого перегрева здания. Следовательно, была необоснованно изменена установка на температуру в помещении.

Рисунок 3. Часовое потребление школы 10

Рассмотрим процесс регулирования при существенных колебаниях температуры наружного воздуха. На рисунке 3 приведены графики часовых значений параметров за три последних дня марта.

Из графика изменения М₂ на рисунке 3 видно, что процесс регулирования проходил устойчиво, без автоколебаний. При этом температура в помещении поддерживалась на уровне 18-19°С, хотя температура наружного воздуха tнв изменялась от - 7 до + 7°С.

Заметим, что данные результатов измерений, на основании которых построены графики выше (и ниже) приведенных рисунков в отношении школы 1, передавались дистанционно, через модем. При этом применялась компьютерная программа «Кливер Мониторинг Энерджи». На основании этих данных был составлен отчет о теплопотреблении за март месяц. Этот отчет передан и утвержден теплоснабжающей организацией.

Теперь о контрольном объекте – школе 3. Здесь ранее был установлен словацкий теплосчетчик «Unimex». При этом система теплопотребления абсолютно аналогична школе 1, но никакого регулирования не осуществлялось. Как уже показано выше школы 1 и 3 абсолютно аналогичны, являются соседними зданиями и обеспечиваются теплом от одной магистрали.

Результаты сравнения теплопотребления школы 1 (с регулированием) с теплопотреблением школы 3 (без регулирования) приведены на рисунке 4. При этом данные результатов измерений, на основании которых построены сравнительные графики в отношении школы 3 были получены из утвержденного отчета о теплопотреблении этой школы за март месяц.

Из рисунка 4 видно, что теплопотребление школы 3 существенно больше, чем в школы 1, хотя они находились в абсолютно равных условиях. При этом в помещениях школы 1 сохранялись более комфортные условия, чем в школе 3, где наблюдался явный перетоп.

Сравнительные данные за апрель показывают аналогичную картину.

Из эксплуатации АСОТ на школе № 1 можно сделать следующий вывод:

- АСОТ показала себя работоспособной, даже на объекте с большой инерционностью;

- алгоритм и гидроэлеватор показали высокую устойчивость регулирования;

- режим поддерживался близкий к оптимальному теплопотреблению;

- диапазон регулирования расхода обеспечивался в пределах от 3 до 11 т/ч;

- выполнение функции по регулированию не отражалось на работе ВКТ-5.

Примененный школе 1 алгоритм рекомендуется устанавливать на одноэлеваторных объектах, имеющих небольшую до 10% вентиляционную нагрузку.

Рисунок 4. Сравнение суточного теплопотребления школ 1 и (контрольный объект) школа 3

Теперь об АСОТ и результатах ее внедрения в школе 2.

Функциональная схема системы учета и регулирования, примененная на этом объекте аналогична схеме приведенной на рисунке 2. При этом вместо элеватора был применен регулируемый клапан (РК) с проходным отверстием ? 40 с исполнительным механизмом ЕСПА.

Здесь был реализован алгоритм регулирования, разработанный специалистами петербургского военно-инженерного технического университета (ВИТУ). Он базируется на двухпозиционном регулировании расхода в системе (от минимума до расчетного значения) для поддержания в заданном диапазоне температуры внутри помещения. Также были установлены датчики температуры наружного воздуха (tнв) и температуры внутри помещения (tвп).

ВКТ-5 дополнительно измеряет температуру tвн и при достижении ей минимального заданного значения, вырабатывает воздействие на открытие РК (возможно применение любого подходящего по проходному сечению). С ВКТ-5 сигнал поступает на блок управления БУ-2, с помощью которого он усиливается. Сигнал с БУ-2 непосредственно управляет двигателем РК, который открывается до положения ограниченного концевым выключателем. При повышении температуры tвп выше заданной, ВКТ-5 вырабатывает сигнал на закрытие РК до положения концевого выключателя определяющего минимальный расход теплоносителя.

Теперь о контрольном объекте – школе 4. Здесь ранее был установлен словацкий теплосчетчик «Unimex». При этом, как уже показано выше, школы 2 и 4 абсолютно аналогичны, являются соседними зданиями с одинаковыми системами теплопотребления и обеспечиваются теплом от одной магистрали.

Результаты сравнения теплопотребления школы 2 (с регулированием) с теплопотреблением школы 4 (без регулирования) приведены на рисунке 5. При этом данные результатов измерений, на основании которых построены графики были получены, как описано выше.

Из рисунка 5 видно, что теплопотребление школы 2 существенно больше, чем в школы 4, хотя они находились в абсолютно равных условиях. При этом в помещениях школы 2 сохранялись более комфортные условия, чем в школе 4, где наблюдался явный перетоп.

Рисунок 5. Сравнение суточного теплопотребления школ 2 и (контр. объект) школа 4.

Сравнительные данные за апрель показывают аналогичную картину.

Из эксплуатации АСОТ на школе № 2 можно сделать следующий вывод:

- работала устойчиво при значительных изменениях tнв;

- выдерживала заданное регулирование расхода;

- выполнение функции регулирования не влияло на работу теплосчетчика.

Достоинством данного решения является простота и низкая стоимость АСОТ и широкий диапазон регулирования расхода теплоносителя. К недостаткам данного варианта можно отнести необходимость значительного циклического изменения расхода в системе отопления.

Экономический эффект от внедрения АСОТ, рассчитанный только за 1 месяц как разность между теплопотреблением контрольного объекта и объекта с работающей системой регулирования на базе тепловычислителя ВКТ-5, приведен в таблице.

Школа	Адрес	Потребление, Гкал	Экономический эффект
			Гкал (%)	грн (476,67 грн./Гкал)
1	ул.Сикейроса, д.17, к.1	112,71	79,43 (41 %)	37861,9
2	ул.Сикейроса, д.19, к.1	192,14
3	ул.Шостаковича, д.3, к.2	137,33	27,52 (17 %)	13117,96
4	пр.Просвещения, д.32, к.4	164,85

Примечание: стоимость тарифа для подсчета экономического эффекта взята с учетом его повышения с 1.02.2011г для бюджетных организаций, а именно: 476,67 грн./Гкал;

Из таблицы видно, что школы, оснащенные АСОТ, потребили тепла меньше на 41 и 17 % соответственно.

Примечание: Разницу в эффекте между вариантами применения АСОТ можно объяснить тем, что в контрольном объекте (школе 3) по сравнению с другим контрольным объектом (школа 4) хуже налажена система отопления.

РОЗДІЛ 10. Заходи по енергозбереженню

Заходи щодо енергозбереження в системах опалення, вентиляції й кондиціювання повітря умовно можна поділити на чотири групи:

1. Організація обліку й контролю з використання енергоносіїв;

2. Об'ємно-планувальні, будівельно-конструктивні заходи щодо енергозбереження;

3. Технічні заходи енергозбереження: удосконалювання інженерних систем та їхніх елементів (місцевого й центрального теплопостачання, водопостачання, опалення, гарячого водопостачання (ГВП), вентиляції, кондиціювання);

4. Енергозбереження шляхом утилізації природної теплоти й холоду, використання вторинних енергоресурсів, зменшення теплових втрат.