так как его температура ниже требуемой у потребителя. Это тепло обычно сбрасывается в окружающую среду. В таких случаях может быть использован тепловой насос, который позволяет повысить температурный уровень тепла в соответствии с требованиями потребителей. Для привода теплового насоса требуются затраты внешней энергии.

Парокомпрессионный тепловой насос включает в себя испаритель, компрессор, конденсатор и расширительный вентиль (рису-

нок 5.2.1)

Рисунок 5.2.1 – Принципиальная схема компрессионного теплового насоса

В испарителе энергия тепловых отходов передается рабочему веществу – хладагенту. Затем хладагент направляется в компрессор, где повышается его температура, после чего перегретые пары хладагента проходят через конденсатор, где отдают теплоту нагреваемой среде. Проходя через расширительный вентиль, рабочее вещество дросселируется и возвращается в испаритель, и цикл замыкается.

Абсорбционные трансформаторы теплоты. Принцип действия абсорбционных трансформаторов теплоты аналогичен работе замкнутого компрессионного цикла, за исключением того, что компрессор заменяется более сложным механизмом, приводящимся в действие тепловой энергией.

Тема 5.3 Учет и регулирование энергоресурсов

253

Учет электрической энергии, системы учета. Учет тепловой энергии и типы приборов, используемых в Республике Беларусь.

Основные методы и приборы регулирования потребления тепловой энергии, автоматизация этих процессов. Учет расхода холодной и горячей воды, учет расхода газа.

Все организации и предприятия, потребляют топливноэнергетические ресурсы (ТЭР). Поэтому вопрос учета энергоресурсов, то есть получение достоверной информации о количестве произведенной, переданной и потребленной энергии, и её стоимости. Учет ТЭР напрямую связан с конечной стоимостью продукции, услуг оказываем субъектом хозяйственой деятельности его техни- ко-экономического эффективностью и конкурентной способностью. Поэтому основная цель учета энергоресурсов:

•финансовые расчеты за энергоресурсы;

•управления режимами электропотребления;

•определения и прогнозирования всех составляющих энергобаланса предприятия;

•определения стоимости и себестоимости энергоресурсов и их мощности;

•контроля технического состояния.

Системой технического учета энергоресурсов организации решается следущиие задачи:

1.учет энергоресурсов на уровне отдельных производственных подразделений (переделов, участков, цехов, производственных линий), агрегатов и технологических установок;

2.предоставление объективной информации для контроля и управления распределением энергоресурсов, ведение схем распределения энергии, расчет согласованных балансов по видам энергоресурсов;

3.предоставление объективной информации по поставкам ТЭР субабонентам;

4.формирование оперативной и сводной отчетности заданных форм с различной периодичностью (смена, сутки, месяц и т.д.);

5.непрерывный мониторинг исправности датчиков, счетчиков, каналов связи;

6.хранение и предоставление пользователям и энергоснабжающей органзации ретроспективной информации о распределении и

254

потреблении энергоресурсов в формате графиков, таблиц, диаграмм, панелей показателей и т.д.

Порядок расчетов за электрическую, тепловую энергию Республики Беларусь определен следующими основными нормативно правовыми документами:

•Правилами электроснабжения, утвержденными постановлением Совета Министров Республики Беларусь от 17 октября 2011 г.

№1394;

•Постановление Министерства энергетики Республики Беларусь от 29.01.2016 № 5 Инструкция о порядке расчетов за потребленную (потребляемую) электрическую энергию (мощность) в случаях ее самовольного (бездоговорного), безучетного потребления и при иных нарушениях в работе средств расчетного учета электрической энергии (мощности)

•Положением о порядке расчетов и внесения платы за жи- лищно-коммунальные услуги и платы за пользование жилыми помещениями государственного жилищного фонда, утвержденным постановлением Совета Министров Республики Беларусь от 12 июня 2014 г. № 571;

•Правилами теплоснабжения, утвержденными Постановлением Совета Министров Республики Беларусь 11.09.2019 № 609.

•ТКП 355-2011 (02230/03220). Система обеспечения единства измерений Республики Беларусь. Порядок метрологического обеспечения автоматизированных систем контроля и учета электрической энергии.

•ТКП 411-2021 (33240) «Правила учета тепловой энергии и теплоносителя», утверждены постановлением Министерства энергетики Республики Беларусь от 30 июля 2021 г. № 44.

•СТБ 2096-2010 Автоматизированные системы контроля и учета электрической энергии. Общие технические требования

•ТКП 308-2022 (33240) «Автоматизированные системы контроля и учета электрической энергии (мощности). Приемка в эксплуатацию», утверждены постановлением Минэнерго от 27.10.2022

№31

Деятельность по сбыту электрической и тепловой энергии потребителям республики осуществляется концерном РУП «Белэнерго» и его подразделениями, входящими в состав областных энерго-

255

снабжающих организаций РУП-облэнерго. Сбытовые подразделения РУП-облэнерго осуществляют:

•реализацию электрической и тепловой энергии потребителям республики;

•сбор средств за отпущенную электрическую и тепловую энергию (рисунок 5.3.1);

•контроль за соблюдением потребителями условий договоров электро- и теплоснабжения, а также величин и режимов потребления электрической и тепловой энергии;

•организацию и совершенствование учета отпускаемой потребителями электрической и тепловой энергии и мощности;

•проведение работы по предупреждению и выявлению фактов безучетного потребления энергии.

Рисунок 5.3.1 – Уровень сбора средств РУП «Белэнерго» за отпущенную электрическую и тепловую энергию, %.

Использование систем технического учета энергоресурсов в РБ обеспечивает 100-процентный уровень оплаты за отпущенную электрическую и тепловую энергию с 2021 года, динамика сбора средств за десять лет представлена на рисунке 5.3.1. Такой уровень сбора обеспечивают, автоматизированные системы технического контроля и учета энергетических ресурсов (АСКУЭ).

Автоматизированные системы контроля и учета энерго-

ресурсов (АСКУЭ) позволяют на непрерывной основе получать, накапливать и предоставлять специалистам информацию о распре-

256

делении и потреблении энергоресурсов по производственным подразделениям предприятий и районов энергоснабжения. АСКУЭ обеспечивают:

•непрерывный приборный учет потребления энергоресурсов, на уровне предприятия так и отдельных цехов, производственных линий и отдельных установок;

•предоставление смежным информационным системам данных для контроля расчетов с субабонентами, мониторинга индикаторов энергетической эффективности, прогнозирования потребностей в ТЭР и планирования закупок;

•снижение трудозатрат на получение и обработку данных, упрощение и повышение эффективности анализа и планирования и режимов энергоснабжения;

•автоматизацию формирования отчетности по распределению и потреблению энергоресурсов.

АСКУЭ представляет собой совокупность программноаппаратного комплекса с первичными преобразователями информации (рисунок 5.3.2).

Рисунок 5.3.2 – Структурная схема АСКУЭ

АСКУЭ строят по трехуровневому принципу (рисунок 5.3.3).

257

Рисунок 5.3.3 – Трехуровневая схема построения АСКУЭ

АСКУЭ объединяет в себе на различных уровнях:

-первичные приборы и датчики (счетчики энергоносителей различных типов от различных производителей);

-устройство сбора и передачи данных (УСПД);

-сервер БД, АРМы пользователей;

-развитые средства сбора и доставки данных. АСКУЭ поддерживает сбор данных по различным системам

связи, в том числе, сеть Интернет, мобильные сети (GSM/GPRS). К решаемым АСКУЭ задачам относятся:

-автоматизированный коммерческий и технический учет энергоносителей всех видов вторичных энергоресурсов по предприятию в целом, элементам его структуры;

-контроль энергопотребления относительно установленных норм расхода и ограничений по безопасности энергоснабжения;

-фиксация и сигнализация отклонений контролируемых параметров энергоучета;

-прогнозирование параметров энергоучета для планирования энергопотребления и автоматическое управление им, в том числе

258

посредством потребителей-регуляторов; - обеспечение внутреннего хозрасчета по энергоресурсам

между цехами и подразделениями предприятия.

АСКУЭ работает в реальном масштабе времени в рамках структур организации (предприятие - цех - участок - установка). На его энергоисточниках (подстанция, котельная) и потребляющих объектах производственной и непроизводственной сферы (участок, цех, общежития и т. д.), а также коммерчески самостоятельных структур (субабонентов), связанных с данным предприятием по энергопотреблению (рисунок 5.3.4).

Рисунок 5.3.4 – Организационная структура АСКУЭ организации

По организации работы различают централизованные и децентрализованные АСКУЭ. Централизованная АСКУЭ, обеспечивая всю полноту информации на уровне главного энергетика и руководства предприятия, ограничивает получение информации, возможности управления энергопотоками на низших уровнях, а также организацию обратных связей в контурах управления.

При децентрализованной структуре АСКУЭ используются контроллеры учета со встроенными табло и клавиатурой, подключенные через среду связи к ПЭВМ главного энергетика, местные ПЭВМ, что позволяет в реальном времени решать задачи учета,

259

контроля управления энергопотреблением на уровне отдельных цехов, производств и объектов предприятия.

В ЖКХ внедрение АСКУЭ дает возможность автоматизировать сбор данных с приборов учета по квартирам и домам. Организовать учетно-управленческую деятельность городских коммунальных служб, упорядочить коммерческие отношения между поставщиками и коммунальными потребителями на основе реальных энергозатрат, наладить технический учет и регулирование потребления энергоресурсов, тепловой и электрической энергии, превалирующей в общих затратах энергии (рисунок 5.3.6).

Рисунок 5.3.6 – АСКУЭ жилищно-коммунального сектора

Основная проблема в практической реализации АСКУЭ в ЖКХ - оснащение каждой квартиры индивидуальными счетчиками тепловой и электрической энергии, воды. Динамика внедрения АС- КУЭ-быт в многоквартирных жилых домах (по состоянию на конец 2022 года) на рисунке 5.3.7. Количество АСКУЭ-быт в многоквартирных домах за период с 2010 по 2022 годы увеличилось в 13,4

раза (с 1980 до 26526).

260

Рисунок 5.3.7 – Динамика внедрения АСКУЭ-быт в многоквартирных жилых домах в Республике Беларусь

Приборы для контроля, учета и регулирования тепловой энергии. Тепловая энергия в стандартной системе измерения СИ определяется в Джоулях (Дж). В качестве внесистемной единицы измерения применяется калория (кал) (1 кал равна 4,187 Дж).

Приборы учета тепловой энергии и теплоносителя - теплосчетчики (счетчики тепловой энергии) - это устройства, которые измеряют количества тепла, потребленное абонентом (квартирой, предприятием, заводом и т. п.) за определенный период, он измеряет разность температур и расход теплоносителя на входе и выходе объекта теплоснабжения. В состав теплосчетчиков (рисунок 5.3.8) входит тепловычислитель, термометры и датчик расхода жидкости (расходомер). Датчики расхода – наиболее важный элемент теплосчетчика который оказывает важное влияние на его техническиеи потребительские характеристики. Формула расчета тепловой энергии

Q = G ср(t1- t2),

где t1 - температура теплоносителя в подающем трубопроводе, °С; t2 - температура теплоносителя в обратном трубопроводе, °С; G - расход теплоносителя на объект теплоснабжения, тонн/час; ср - теплоемкость теплоносителя, (кДж/кг∙°С).

261

Рисунок 5.3.8 – Принципиальная схема установки теплосчетчика

Приборы для контроля и учета электрической энергии. С

начала 20 века наибольшее распространение получили индукционные и ферродинамические счетчики. Первые применяют в цепях переменного тока, вторые - в цепях постоянного тока. На смену им приходят электронный счетчики (рисунок 5.3.9)

Рисунок 5.3.9 – Общий вид счетчиков электроэнергии

Принцип действия электронного счетчика электроэнергии основан на измерении силы тока и величины напряжения приложенного к подключенной нагрузке. Фиксация показаний просходит

262

датчиками и передается на электронный преобразователь, который рассчитывает величину мощности и преобразует единицу измеряемой величины в счетный импульс.

Принципиальная схема работы электронного счетчика с выходными преобразователями показана на рисунке 5.3.10, в ней для замера мощности используются простые датчики:

•тока на основе обычного шунта, через который пропускается фаза цепи;

•напряжения, работающего по схеме широко известного де-

лителя.

Сигнал, снимаемый таким датчиками, мал и его увеличивают

спомощью электронных усилителей тока и напряжения, после которых происходит аналогово-цифровая обработка для дальнейшего преобразования сигналов и их перемножения с целью получения величины, пропорциональной значению потребляемой мощности.

Рисунок 5.3.10 – Принципиальная схема электронного счетчика электроэнергии

Далее производится фильтрация оцифрованного сигнала и вывод на устройства:

•индикации;

•интегрирования;

•передачи измерений;

•дальнейшего преобразования.

Применяемые в этом схеме входные датчики электрических величин не обеспечивают измерения с высоким классом точности

263

векторов тока и напряжения, а, соответственно, и расчет мощности. Данная функция реализуется измерительными трансформаторами. Сигналы с обоих трансформаторов не нуждаются в усилении и направляются по своим каналам на блок АЦП, осуществляющий преобразование их в цифровой код мощности и частоты. Дальнейшие преобразования выполняет микроконтроллер, осуществляющий управление:

•дисплеем;

•электронным реле;

•ОЗУ — оперативным запоминающим устройством. Через ОЗУ выходной сигнал может передаваться дальше в

канал информации, например, с помощью оптического порта.

Функциональные возможности электронных счетчиков. Низ-

кая погрешность измерения мощности, оцениваемая классом точности 0,5 S или 02 S разрешает эксплуатировать эти приборы в целях коммерческого учета использованной электроэнергии.

Учет расхода холодной и горячей воды, учет расхода газа.

Количество израсходованной пользователем воды определяется по показаниям счетчиков воды (водосчетчиков). Аналогично тепловой энергии для учета расхода холодной и горячей воды применяются тахометрические, вихревые, ультразвуковые и электромагнитные расходомеры (рисунок 5.3.11).

а) б) в) г)

Рисунок 5.3.11 – Общий вид счетчиков холодной и горячей воды а)тахометрические расходомеры; б) расходомерэлектромагнитный Взлет ЭМ Профи-112МО; в) расходомер ультразвуковой StreamLux SLS-720A; г) расходомер вихревой.

При невозможности такого учета по причинам, не зависящим от пользователя (неисправности прибора, коррозия циферблата и др.) количество использованной воды определяется по среднему

264

суточному расходу за предыдущие два месяца, когда прибор учета находился в рабочем состоянии, или нормам, установленным решением органами местной власти.

При определении объема потребленной жильцами воды в квартирах, не оборудованных приборами индивидуального учета расхода воды, из показаний прибора группового учета расхода воды исключаются суммарные показания индивидуальных приборов учета расхода горячей и холодной воды в данном жилом доме.

Определяемый таким образом объем потребленной воды в квартирах, не оборудованных приборами индивидуального учета расхода воды, распределяется по-квартирно пропорционально количеству проживающих в каждой квартире.

Учет расхода газа осуществляется с помощью счетчиков га-

за (газовый счетчик). Счетчик газа - это прибор учета, предназначенный для измерения количества (объема (м3).), реже – массы прошедшего по газопроводу газа,

Приборы, позволяющие измерять или вычислять проходящее количество газа за единицу времени (расход газа), называются расходомерами или расходомерами-счетчиками, расход газа измеряют в кубических метрах в час (м3/ч).

Применяется прямой и косвенный методы измерения расхода газа. При прямом методе одна или чаще несколько измерительных камер известного объема попеременно заполняются проходящим потоком газа со стороны входа и опорожняются на выход. Прошедший через устройство объем газа пропорционален количеству циклов наполнения-опорожнения. Этот метод используется в барабанных, мембранных (камерных), ротационных счетчиках газа.

При косвенном методе измеряется расход газа через прибор, путем измерения, например, скорости потока газа через известную площадь сечения. Для измерения скорости потока применяются как механические устройства (различные крыльчатки, турбинки и т. д.), так и иные, более совершенные (ультразвуковые, детектирования вихрей на теле обтекания, измерения перепада давления на сужающем устройстве, измерения скоростного напора потока газа и т. д.)

Учет расхода газа на предприятиях (Рисунок 5.3.13) газового хозяйства возложен на службы режимов газоснабжения и учета расхода газа, которые подчиняются непосредственно руководителю предприятия.

265