Подойдём к решению вопроса, вооружившись данными, полученными на практике. Рассмотрим реальный объект (жилой дом) с проектным расходом G = 7 т/ч. Согласно показаниям теплового счётчика мгновенное потребление тепловой энергии составляет:
Q = G(tос – toб), (1)
где G — расход теплоносителя; tос — температура подающего трубопровода «острая вода»; tоб — температура обратного трубопровода. В нашем случае:
Q1тс = 7 × (70 – 38) = 224.
Для экономии тепла в ручном режиме (при помощи задвижек) уменьшаем расход до 5 т/ч. Изменения температуры внутри помещения не произошло, а температура обратного трубопровода уменьшилась. Потребление тепловой энергии составит: Q2тс = 5 × (70 – 35) = 175.
Уже наблюдается небольшая экономия тепловой энергии.
Запускаем автоматический режим работы и настраиваем температурный график системы отопления. Расход снижается до 1,5 т/ч. Заметного изменения температуры внутри помещения не происходит, температура обратного трубопровода снижается до 31 °C. Потребление тепла согласно формуле (1) составит:
Q3тс = 1,5 × (70 – 31) = 58,5.
Возникает закономерный вопрос: «Почему по показаниям теплосчётчика в здание подаётся в три раза меньше тепловой энергии, а внутренняя температура практически не изменяется?»
Рассмотрим другой пример. Два одинаковых гипермаркета, отапливаемых через вентиляционные машины. Показания первого теплосчётчика — 229 Гкал за месяц, а за этот же месяц второго теплосчётчика — 145 Гкал. Средняя температура внутри гипермаркетов одинаковая.
Возникает также аналогичный вопрос: «Почему?» Ответ прост: теплосчётчик не считает тепло, передаваемое в здание.
Количество тепла рассчитывается по формуле Ньютона-Рихмана:
Q = ατS(t1 – t2), (2)
где α — коэффициент теплопередачи; τ — время; S — площадь; t1 — температура тела с большей температурой; t2 — температура тела с меньшей температурой.
Теперь рассчитаем передачу тепла через площадь 1 м за время 1 с. Формула (2) будет иметь вид:
Q = α(t1 – t2). (3)
В формуле (3) для расчёта передаваемого тепла отсутствует расход теплоносителя G. Пересчитаем тепловую энергию, передаваемую в здание, по формуле Ньютона-Рихмана. Для этого необходимо знать температуру отопительных приборов, а это практически температура подачи вторичного контура теплового пункта. Температуру в здании принимаем 20 °C и учитываем, что температура подачи была разная для всех трёх случаев. При расходе G = 7 т/ч температура +54 °C, а при расходе G = 5 т/ч температура составила 51 °C и в третьем случае — 49 °C:
Q1 = (54 – 20) = 34, Q2 = (51 – 20) = 31, Q3 = (49 – 20) = 29.
Как видно, изменение передачи тепловой энергии в здание изменяется на 10– 15 %, а не в три раза, как показывает тепловой счётчик.
Аналогично и для гипермаркетов: в первом случае расход составит 8 т/ч, во втором — 2 т/ч (у авторов имеются распечатки данных с теплосчётчика).
Вывод очевиден — теплосчётчик не считает тепло, он рассчитывает коэффициент затрат (выраженный в Гкал) для дальнейшего использования при расчёте оплаты. Поэтому экономия тепловой энергии на 10 % с помощью настроек управляющего контроллера, может привести к уменьшению оплаты в два раза.
При настройке системы отопления необходимо следить за расходом теплоносителя. Из опыта: расход теплоносителя между максимальным потреблением и минимальным изменяется в три раза. Но если в жилом доме один контур управления, настройка которого не вызывает проблем, то в гипермаркете — два независимых контура. Первый — это контур теплового пункта, второй — контур вентиляционных систем (в вышеуказанных гипермаркетах установлено пять вентиляционных систем).
Настройку связи контуров не делают, то есть возмущения в контурах вентиляционных систем не передаются в контур управления тепловым пунктом, что не приводит к уменьшению расхода G.
В некоторых случаях отключение четырёх вентиляционных систем из пяти не отражается на управляющем контуре теплового пункта. Его контур, как правило, настраивается на поддержание температурного графика 90/70 °C или 80/60 °C, а второй контур управляет температурой в вентиляционном канале. Увязывать работу контура теплового пункта и вентиляционных систем необходимо и возможно различными способами.
Первый — самый простой — применяется для управления вторым гипермаркетом, потребление которого составляет 145 Гкал в месяц. В управляющих контроллерах всех пяти вентиляционных систем выставлено задание на +40 °C (необходимая температура в вентиляционном канале). Таким образом контуры были исключены из управления. Клапаны вентиляционных систем открыты полностью. Температура в помещении регулировалась первым контуром теплового пункта с постоянным контролем за расходом G.
Второй способ, при котором контуры вентиляционных систем не исключаются из управления, требует перепрограммирования управляющего контроллера теплового пункта. Простой алгоритм управления: не поддерживается температурный график, а внешняя температура связывается только с температурой обратного теплоносителя. Например, если tвнеш = –20 °C, то tобр = +43 °C, а если tвнеш = +5 °C, то tобр = 35 °C — прямолинейная зависимость. При пусконаладочных работах необходимо подобрать эту зависимость так, чтобы обратные температуры теплоносителя всех вентиляционных систем были практически равны обратной температуре теплового пункта. Если клапаны вентиляционных систем закрыты, то клапан в теплопункте полностью закрывается, и расход теплоносителя становится равным нулю.
В настоящее время системы диспетчеризации позволяют отражать полный спектр состояния систем при небольших финансовых затратах. Необходимо контролировать не параметры, которые предлагают производители диспетчерских систем, а параметры, по которым можно сделать анализ работы комплекса.
Часто параметр расхода G передаётся по протоколу M-Bus, а остальные параметры с управляющего контроллера передаются по Modbus RTU, что вызывает определённое неудобство для построения диспетчерской системы. Однако без контроля расхода увидеть правильность увязки контуров невозможно.
Параметры контроля (G, tн, tоб, tобв, tп, А%, В%): G — расход теплоносителя; tн — температура наружного воздуха; tоб — температура обратного теплоносителя в теплопункте; tобв — температура обратного теплоносителя вентиляционных систем; tп — температура в помещении; А% — процент открытия клапана контура теплопункта; В% — процент открытия клапана вентиляционных систем.
Построение графиков по вышеперечисленным контролируемым параметрам позволит увидеть, как изменение настроек системы влияет на потребление энергии.
