По следам наших публикаций
УДК 621.1.002.56
О ПРИМЕНИМОСТИ
«МЕХАНИЧЕСКОГО СЧЕТЧИКА ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ»
В.Л. Шифрим
Рассмотрен ряд вопросов методического характера, требующих решения в случае применения «механического счетчика тепловой энергии», предложенного в статье В.Г. Гусева и др. в № 6, 99 "Д&С".
Одна из причин, затрудняющая реализацию мощного потенциала энергосбережения, имеющегося в системе жилищно-коммунального хозяйства (ЖКХ) — отсутствие простых, дешевых и надежных теплосчетчиков (ТС), пригодных для установки на самых малых и многочисленных объектах — квартирах, индивидуальных домах, мелких предприятиях сферы услуг и т.п.
Установка ТС на таких объектах, т.е. непосредственно в пределах владения собственников, создаст условия для вовлечения их в информационное поле энергосберегающих мероприятий, повысит и сделает непосредственной заинтересованность в постоянной экономии тепла и горячей воды.
В этой связи публикация статьи Гусева В.Г. и др. в "Д&С" (N9 6 за 1999 г.) представляет большой интерес.
Основная идея авторов — механический теплосчетчик (МТС) на базе хорошо отработанной и освоенной производством конструкции тахометрического счетчика воды — весьма плодотворна. Механизм, реализующий температурную зависимость, решен просто и оригинально.
К сожалению, гораздо меньше сил и внимания уделили авторы методическим вопросам применения такого прибора в системах учета тепла, а также вопросам его метрологического обеспечения.
Такая ситуация довольно типична при попытках разработки принципиально новых устройств для измерения количества тепла. Игнорирование специфики учета, рекомендованных алгоритмов измерения
и вычисления, других требований нормативных документов иногда приводит к тому, что весьма оригинальные и технически совершенные устройства не могут быть успешно применены на практике.
Настоящая статья — попытка рассмотреть эту сторону дела, определить возможные области применения МТС, следуя при этом требованиям действующих «Правил учета тепловой энергии и теплоносителя».
Очевидно, что область применения прибора ограничена узлами учета у потребителей тепла — для источников тепловой энергии предназначены другие приборы.
По мысли авторов основная область применения МТС — «полностью открытые» системы теплоснабжения, в которых весь теплоноситель потребляется внутри объекта.
По такой схеме осуществляется тупиковое горячее водоснабжение (ГВС) или теплоснабжение предприятий, использующих горячую воду для технологических нужд.
Рассмотрим подробнее эти случаи.
1. Тепловая нагрузка по ГВС для квартиры или индивидуального дома заведомо меньше границы в 0,1 Гкал/ч, указанной в «Правилах». В этом случае достаточно установки горячеводного счетчика, а количество тепла определяется по усредненным параметрам теплоносителя у источника теплоты (см. п.3.2.1. в "Правилах" [1]).
Применение более сложного, чем водосчетчик и дорогого МТС могло бы быть оправдано повышением точности измерений. Однако
задание «нормативной» величины 1ХВ не оставляет никаких надежд в этом плане. Опубликованные исследования [2] по данным московских ТЭЦ (в пределах одного города), показывает разброс значений /хв в 8...10 °С и вызванную этим величину погрешности измерения тепла до 1,0...1,7%/°С.
Кроме того, МТС не обладает информативностью водосчетчика, т.е. не представляет владельцу объекта информацию о количестве потребляемой воды (да и о температуре тоже) и, поэтому бесполезен для целей контроля за расходованием горячей воды, ее экономией, а также за соблюдением температурного графика со стороны поставщика тепла.
2. Для потребителя, расходующего горячую воду в значительных количествах, предписана регистрация двух основных параметров — количества тепла и количества потребленного теплоносителя. Именно эти два параметра необходимы для расчета величины платежа в соответствии с двумя самостоятельными тарифами: за тепло и теплоноситель. Следовательно, дополнительно к МТС необходимо устанавливать водосчетчик, что сразу лишает этот вариант преимущества дешевизны.
Кроме того, рекомендация авторов по оценке /хв в зависимости от географической широты региона неприемлема, т.к. вызванная этим погрешность в сумме с остальными составляющими уведет МТС далеко за границу требований для приборов коммерческого учета (разд. 5.2 «Правил»).
Датчики и Системы • № 2.2001_ 39
L ■ 1 ос % Датчики и системы, N2/2001, черная
Page 39
3. Для случая циркуляционного ГВС или условно закрытых систем авторы предполагают установку двух МТС — на входе и выходе. Количество тепла определяется как разность показаний:
0! - 02 = - 02к2^ - (С, ^С2)кхв
Это выражение отличается от рекомендованного в [3] алгоритма вычисления тепла за счет наличия члена (С\ — Су ^хв- Таким образом, единственно возможным случаем применения остается практически закрытая система, для которой разность расходов близка к нулю.
Однако, на практике пришлось бы дополнить узел учета еще двумя водосчетчиками, чтобы контролировать условие «закрытости» системы: 2( С] - С2)/(С1 + 02) < 0,04. Только при этом условии показания теплосчетчика достоверны.
4. Применение МТС в качестве распределителя тепла в многоквартирном доме представляется наиболее удачным предложением авторов. В этом случае отпадают все проблемы с неопределенностью 1хв.
В роли распределителя МТС будет конкурировать с известными испарительными (Ехетрег) или электронными (Ооргтю) приборами.
По цене МТС, вероятно, будет в одной категории с испарителями — порядка 10 долл. США — сильно выигрывая у электроники.
Очевидное достоинство МТС — гораздо более высокая защищенность от посторонних вмешательств.
МТС, как распределитель, имеет одну существенную особенность, отличающую его от поверхностных —
он контролирует параметры обогревателя только со стороны греющей среды. При этом процессы теплопередачи от поверхности радиатора к окружающему воздуху остаются вне зоны контроля, а именно этот тепловой поток определяет количество тепла, отданного в помещение и подлежащего оплате.
Старый радиатор, покрытый отложениями внутри и многослойной краской снаружи, отдает меньше тепла, чем стоящий рядом новенький и чистенький, но если они питаются от одного стояка, то показания МТС на них будут совершенно одинаковы.
Это обстоятельство вытекает из особенностей функционирования МСТ и принципиально не устранимо. Поэтому применение прибора потребует проведения большой предварительной работы по определению экспериментальных поправочных коэффициентов в зависимости от состояния и конструктивных особенностей различных типов радиаторов.
5. Применение МТС для измерения количества тепла потребует решения вопросов метрологического обеспечения. Ни одна из существующих методик поверки теплосчетчиков для них неприменима. Поскольку показания прибора пропорциональны непосредственно некоему количеству тепла и какие-либо другие параметры (расход, объем, температура) извлечь из них по отдельности невозможно, то решением задачи «в лоб» явилась бы пролив-ка МТС на «тепломерном стенде» т.е. на устройстве, воспроизводящем непосредственно единицу измеряемой величины (ккал).
Таких установок нет, поэтому потребуется метрологический анализ составляющих погрешности, разработка методики и, возможно, специальных поверочных средств.
Приводимое авторами значение погрешности 2,46% по теплу никак нельзя считать убедительно обоснованным.
6. Большинства отмеченных недостатков и трудностей в применении МТС можно избежать и значительно расширить область применения, несколько изменив конструкцию.
Сохраняя основную идею авторов, надо заменить температурный механизм на мембранный блок, переставляющий рассекатель и управляемый от двух термобаллонов, присоединенных к обеим полостям блока гибкими капиллярами.
Термобаллоны, представляющие собой датчики манометрических термометров, располагаются в подающем и обратном трубопроводах.
МТС, выполненный по такой схеме, реализует алгоритм определения тепла, соответствующий рекомендуемому, и может применяться для любых известных схем теплоснабжения.
ЛИТЕРАТУРА
1. Правила учета тепловой энергии и теплоносителя. П-683. Минтопэнерго РФ.
2. Информационный бюллетень Госэ-нергонадзора РФ №2(13) 1999.
3. «Теплосчетчики». Рекомендация 1175 Международного бюро законодательной метрологии.
Валерий Львович Шифрии - зам. директора Центра приборного обеспечения энергосбережения Н ИИ Теплоприбор. 9(095) 217-25-57 □
ПООПИСЧИКПМ РОССИИ И СНГ!
Напоминаем Вам, что продолжается подписка на журнал "ДАТЧИКИ И СИСТЕМЫ" на 2001 год.
Позвоните в редакцию по тел. (095) 330-4266 или пришлите заказ по электронной почте (E-mail: datchik@ipu.rssi.ru) и подписка будет оформлена за 1 день. Оплата по безналичному расчету. Расходы по пересылке журнала в пределах России редакция берет на себя. Не забудьте указать свой полный почтовый адрес!
Наш адрес:
Институт проблем управления РАН, Профсоюзная ул, д. 65, оф. 104, В-342, ГСП-7, 117997 Телефон/факс (095) 330-4266, E-mail: datchik@ipu.rssi.rii
40 _ Sensors & Systems • № 2.2001
L Июо% Датчики и системы, N2/2001, черная
Page 40
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.