Установка системы автоматического регулирования теплоснабжения

Установка системы автоматического регулирования теплоснабжения

Количество тепловой энергии, требующейся на поддержание необходимой температуры в здании и в отдельном его помещении напрямую зависит от температуры окружающего воздуха. Регулирование температуры сетевой воды в тепловых сетях производится на источниках тепловой энергии (ЦТП, ТЭЦ, котельная, и т.д.), но, во-первых, центральная система теплоснабжения достаточно инертна и не может мгновенно реагировать на изменение температуры окружающей среды, во-вторых изменение режимов на источниках тепловой энергии происходит не каждую минуту, а через определенные периоды. Поэтому периодически создается ситуация, когда осуществляется учет теплоносителя с более высоким тепловыми параметрами, чем необходимо, соответственно, температура воздуха в помещения становится выше нормативной. Система автоматики АИТП следит за температурой воздуха в конкретный момент времени и поддерживает её на необходимом уровне именно в данный момент времени. За счет этого тепловой энергии затрачивается в меньшем количестве, а качество теплоснабжения не ухудшается.

В состав оборудования АИТП входит теплообменное и насосное оборудование, которое обеспечивает, нагрев до необходимое температуры и подачу в систему ГВС здания, воды из системы холодного водоснабжения. Тем самым обеспечивается переход системы ГВС здания из открытой в закрытую.

Отметим три ключевых преимущества индивидуальных тепловых пунктов с точки зрения потребителя: возможность существенной экономии затрат на покупку тепловой энергии, повышение качества теплоснабжения за счет перехода на закрытую схему ГВС, а также обеспечение комфортной температуры внутри помещений.

Существует еще несколько значимых преимуществ при установке АИТП по сравнению с элеваторными схемами: возможность обеспечения стабильной работы системы отопления (снижение в разы зависимости от колебаний тепловой сети), возможность автоматической регулировки системы (температуры и давления теплоносителя), возможность более эффективного распределения тепла по зданию и возможность дистанционного контроля и управления АИТП.

Важным моментом при проектировании теплового пункта является необходимость тщательного расчета возможности получения экономического эффекта от внедрения АИТП. Следует учитывать стоимость тепловой энергии в регионе, класс энергоэффективности здания, данные по реальному потреблению энергоресурсов, параметры работы тепловой сети и др. Отметим также, что если здание небольшое и нагрузка на систему теплопотребления менее 0,1 Гкал/ч, то экономически нецелесообразно устанавливать дорогостоящее оборудование АИТП. Для таких зданий будет более эффективна установка САРТ.

Других существенных ограничений АИТП сами по себе не имеют. Однако если рассматривать процесс системного перехода с открытой системы теплоснабжения (ГВС) на закрытую в рамках требований ФЗ-190 с установкой теплообменников у Клиентов (в составе АИТП), то в ряде случаев может возникнуть потребность в комплексной модернизации городской инфраструктуры, в первую очередь сетей водоснабжения. На сегодняшний день во многих регионах нашей страны процесс износа водопроводных сетей очень высок, и возможность двукратного увеличения пропускной способности имеется далеко не везде.

Системы автоматического регулирования теплопотребления (САРТ)

Системы автоматического регулирования теплопотребления (САРТ) созданы для обеспечения рационального использования тепловой энергии и создания комфортных условий для проживания и работы.

• Описание

Многие из нас замечали, что во время потепления отопительные батареи в здании продолжительное время остаются такими же горячими, как в холода. Это происходит потому, что централизованная система отопления характеризуется инерционностью: коррекция температуры теплоносителя на источнике тепла производится с некоторым отставанием от погодных условий. Кроме этого, централизованная система отопления ориентирована на среднего потребителя, в результате чего получается, что в зданиях, расположенных ближе к источнику тепла, наблюдаются завышенные параметры теплоносителя. В стремлении обеспечить себе комфортные условия для проживания и работы, мы открываем окна, форточки, и тепло, за использование которого мы платим, выходит на улицу. Следовательно, здесь и кроется источник экономии как энергоресурсов, так и денежных средств потребителя.

Для экономии на теплопотреблении можно установить в индивидуальном теплопункте здания систему автоматического регулирования температуры теплоносителя (САРТ). Эта система регулирует теплопотребление путём увеличения или уменьшения потока теплоносителя в здание в зависимости от его реальных потребностей в данный момент времени.

Основные задачи САРТ:

Устранение подачи на объект теплоносителя с завышенными («перетопы») и с заниженными параметрами, при этом регулирование параметров теплоносителя в зависимости от температуры наружного воздуха происходит с минимальной инерцией — САРТ выполняет коррекцию мгновенно.

Регулирование температуры теплоносителя в обратном трубопроводе теплосети для исключения применения штрафных санкций со стороны энергоснабжающих организаций за превышение данной температуры. САРТ позволяет ограничить забор теплоносителя из сети и запустить его из обратного трубопровода повторно в систему отопления. И так до тех пор, пока его температура не достигнет нормы.

Экономия тепловой энергии за счет понижения температуры теплоносителя в ночные часы, а также в выходные и праздничные дни. Например, если цех работает в три смены без выходных, то данный режим не применим, если же в ночные часы и в выходные (праздничные) дни персонал в цехе отсутствует, то есть возможность снижать температуру теплоносителя на это время.

Поддержание заданного температурного режима в здании по датчикам, размещенным в контрольных помещениях. Это не даст экономии, но обеспечит комфортные условия для проживания и работы. Сложность заключается в подборе контрольного помещения для установки датчика с учетом того, что температура в нем будет влиять на климат во всем здании. Используется, как правило, для объектов с четко определенным контрольным помещением, где необходимо обеспечить наибольший комфорт с непостоянным расписанием: кинотеатры, бассейны и т.д.

Установка системы автоматического регулирования теплоснабжения

Принятие Федерального закона 261-ФЗ «Об энергосбережении…» послужило толчком для разработки и реализации региональных и муниципальных программ энергосбережения, исполнение которых оперативно отслеживается, как со стороны государства, так и со стороны региональных органов власти.

В настоящее время в Челябинской области организована работа в сфере энергосбережения и повышения энергетической эффективности. Действует областная целевая программа «Энергосбережение и повышение энергетической эффективности» на 2014–2020, утвержденная постановлением Правительства Челябинской области № 346-П 22.10.2013 г. Одним из основных направлений программы является снижение потребления тепловой энергии в зданиях.

Значительная экономия теплоты в зданиях достигается путем установки на тепловых пунктах систем автоматического регулирования.

Устройство систем автоматизации на тепловых вводах зданий с погодным регулированием позволяет поддерживать оптимальные параметры микроклимата в помещениях с учетом действия ряда факторов: температуры наружного воздуха, тепловыделений от оборудования и людей, влияния солнечной радиации, направления и скорости ветра, ориентации помещений по сторонам света и др.

Система автоматизированного погодного регулирования тепловой энергии обеспечивает изменение расхода теплоносителя в зависимости от реальных потребностей в каждый момент. При этом достигается экономия теплоты на нужды потребителей, которая составляет в среднем от 10 до 30 %.

В состав системы регулирования входит следующее оборудование: регуляторы температуры, датчики температуры, регулирующие устройства, к которым относятся запорно-регулирующие клапаны, смесительно-регулирующие клапаны и регулирующие гидроэлеваторы. Существует возможность применять системы различного назначения и сложности: одно- и двухконтурные, с дополнительными функциями управления насосами или накопления и обработки статистической информации о ходе процесса регулирования. Предлагаемое фирмами-изготовителями оборудование различается по принципу действия, назначению и по стоимости.

В городе Магнитогорске Челябинской области все тепловые пункты вводимых в эксплуатацию жилых домов оборудуются системами автоматического регулирования потребления теплоты. При этом используются различные схемы автоматизации и применяется оборудование разных производителей.

Для сравнения экономии тепловой энергии проведен мониторинг теплопотребления и рассмотрена работа систем автоматизации тепловых пунктов на примере двух рядом расположенных 10-ти этажных 3-х секционных панельных жилых домов, пущенных в эксплуатацию в 2013 году. Дома имеют одинаковую планировку, идентичные характеристики ограждающих конструкций и расчетные объемы теплопотребления.

В тепловом пункте первого жилого дома автоматическое регулирование предусмотрено с помощью двухконтурного регулятора температуры РТ-2010-00 («Завод Этон», республика Беларусь). Для регулирования теплопотребления в системах отопления приняты регулирующие гидроэлеваторы РГ того же производителя.

В жилом доме предусмотрена система пофасадного регулирования систем отопления. Для этого система отопления здания разделена на отдельные пофасадные циркуляционные кольца, которые объединяются перемычками в две пофасадные системы отопления Ф1 (западный фасад) и Ф2 (восточный фасад). Оба контура отопления регулируются независимо друг от друга. В ИТП установлены два регулирующих гидроэлеватора для пофасадного регулирования расхода подаваемого в систему отопления теплоносителя в зависимости от температуры наружного воздуха.

Экономия тепловой энергии при пофасадном автоматическом регулировании происходит за счет использования теплопоступлений от солнечной радиации и снижения излишнего воздухообмена в квартирах при появлении ветра.

Контроллер, совместно с подключенными к нему датчиками и исполнительными органами (РГ) обеспечивает независимое от центральных тепловых сетей погодное регулирование температуры в подающем и обратном трубопроводах системы отопления. В процессе работы контроллер периодически опрашивает датчики температуры теплоносителя, датчик наружного воздуха, обрабатывает полученную информацию и формирует выходные управляющие сигналы, дающие команду исполнительному механизму на открытие или закрытие. Регулирование производится от датчика наружной температуры в зависимости от погодных условий и изменения тепловой нагрузки.

Посредством реализации управляющих воздействий, изменяющих выходное сечение рабочего сопла гидроэлеватора, происходит качественное регулирование параметров теплоносителя и его экономное расходование за счет использования путем инжекции обратного теплоносителя и создания необходимой циркуляции воды в системе отопления вместо циркуляционного насоса.

На рис. 1, 2 представлены графики изменения температур наружного воздуха, подающего и обратного теплоносителя, а также фактический и нормативный расход тепловой энергии на отопление рассматриваемого жилого дома за месяцы отопительного периода 2014 года.

Рис. 1. Фактические значения среднемесячных температур наружного tн, подающего Т1 и обратного Т2 теплоносителя за месяцы отопительного периода 2014 года

Рис. 2. Расход теплоты на отопление жилого дома нормативный Qн и фактический Qф за месяцы отопительного периода 2014 года

Рис. 3. Расход теплоты на отопление жилого дома нормативный Qн и фактический Qф за январь-апрель отопительного периода 2013–2014 гг.

Экономия тепловой энергии на нужды отопления в рассматриваемом жилом доме с автоматизированной системой погодного регулирования за месяцы отопительного периода 2014 года составляет 23,6 %.

С целью определения величины экономии теплоты в зависимости от периодов с различной температурой наружного воздуха были проанализированы почасовые показания тепловычислителя за сутки со среднесуточной tн равной – 1,5 °С (23.12.2014 года) и – 17,6 °С (02.01.2015 года). Экономия теплоты на нужды отопления за сутки со средней температурой – 1,5 °С составила 26,1 %; за сутки с tн = – 17,6 С составила 44,7 %.

В тепловом пункте второго жилого дома установлено оборудование системы автоматического регулирования потребления тепловой энергии фирмы «Danfoss».

В качестве регулятора используется электронный контроллер серии ЕСL Comfort. Эти контроллеры по соотношению показаний датчиков температуры теплоносителя и наружного воздуха, а также по команде таймера управляют, в зависимости от модификации прибора, регулирующими клапанами, через которые подается теплоноситель от системы теплоснабжения.

Регулирование температуры теплоносителя в системе отопления жилого дома происходит путем изменения пропускной способности двухходового клапана с электроприводом и подмешивания сетевой воды при помощи циркуляционного насоса «Grundfoss». В процессе работы контроллер периодически опрашивает датчики температуры теплоносителя, датчик наружного воздуха, обрабатывает полученную информацию и формирует выходные управляющие сигналы, дающие команду исполнительному механизму. Управляющее воздействие от контроллера изменяет величину отверстия проходного сечения регулирующего клапана.

На рис. 3 представлен график изменения фактического и нормативного расходов тепловой энергии на отопление жилого дома с системой автоматического регулирования фирмы «Danfoss» с января по апрель отопительного периода 2013–2014 гг.

В соответствии с данными графика на рис. 3 экономия тепловой энергии на нужды отопления за рассматриваемые месяцы отопительного периода 2013–2014 гг. составляет 21,5 %.

За этот же период (с января по апрель 2014 года) величина сэкономленной теплоты в рассмотренном ранее жилом доме с системой автоматического регулирования «Завод Этон» равна 20,7 %.

Сравнение результатов показало, что в жилых домах с автоматическими системами погодного регулирования разных фирм производителей экономия тепловой энергии примерно одинакова.

В рассматриваемых жилых домах имеется подготовка горячей воды и установлены регуляторы расхода на ГВС. Электронный блок используется тот же. Он обрабатывает информацию, поступающую от датчика температуры горячей воды, и дает команду запорно-регулирующему клапану. Клапан путем изменения проходного сечения регулирует количество теплоносителя, поступающего на теплообменник системы ГВС. При этом энергетическая эффективность в целом возрастает.

Сравнение двух систем автоматизации по первоначальным затратам на период строительства жилых домов (2013 год) показало, что стоимость смонтированной автоматической системы с погодным регулированием на базе «Danfoss» примерно на 30–40 % больше, чем на базе белорусского «Завод Этон». Учитывая вышесказанное стоит отметить, что при выборе автоматизированной системы регулирования потребления теплоты необходимо учитывать множество показателей, среди которых затраты на устройство системы автоматизации, эксплуатационные расходы, включающие амортизационные затраты и затраты на ремонт, сроки окупаемости дополнительных капиталовложений, требования к квалификации обслуживающего персонала и другие.

При выборе системы автоматического регулирования потребления тепловой энергии следует учитывать не только энергетическую эффективность, но и экономические и эксплуатационные показатели.

Монтаж систем регулирования теплопотребления

Компания «ЛИДЕР-Инжиниринг» разрабатывает и внедряет системы автоматического регулирования теплопотребления (САРТ). Что могут дать потребителю эти приборные комплексы?

Цель использования САРТ

Вы уже заменили окна и двери на энергосберегающие, утеплили фасад, фундамент и кровлю? Отлично! Но известно ли вам, что даже в этом случае можно уменьшить расход тепла еще, как минимум, на 20%? Эти данные мы получили по итогам энергетического аудита бюджетных объектов города Перми и Пермского края.

Впрочем, возможности программируемого аппаратного комплекса выходят далеко за рамки энергосбережения как такового. Система автоматического регулирования расхода — это не только экономия энергии, но и мощный инструмент достижения жизненного комфорта, а также средство продления жизни домовой отопительной сети.

Какие функции выполняет система автоматического регулирования теплопотребления?

Разрабатывая индивидуальный проект, специалисты «ЛИДЕР-Инжиниринг» исходят из необходимости решения всех или отдельных задач по следующему списку:

• Предоставление потребителям возможности самим формировать необходимый микроклимат в помещениях
• Обеспечение стабильной температуры теплоносителя во внутридомовой сети независимо от изменений погоды и колебаний режима работы генерирующей компании.
• Поддержание постоянной температуры горячей воды.
• Возможность программировать изменение интенсивности отопления в зависимости от дней недели и времени суток.
• Экономия средств за счет исключения перерасхода тепла.
• Обеспечение безопасного гидравлического режима отопления (ограничивает давление теплоносителя во внутридомовой сети и предохраняет ее от гидроударов).
• Защита от замораживания контура пароводяного водяного отопления.
• Автоматическое уведомление собственника объекта о возникновении нештатной ситуации.

Область применения

Любое здание и сооружение, подключенное к централизованной сети водяного или пароводяного отопления, имеет смысл оборудовать средствами САРТ. Индивидуальное проектирование и монтаж систем автоматического регулирования целесообразны не только в сфере ЖКХ. Больницы, школы, промышленные предприятия и коммерческие объекты — все они нуждаются в повышении не только пассивного (теплоизоляция), но и активного (регулировка расхода теплоносителя) энергосбережения.

Принцип работы

Система автоматического регулирования расхода представляет собой модульную схему, наращиваемую в зависимости от потребностей заказчика. Отдельные функции выполняются различными подсистемами, входящими в состав САРТ.

Ключевая подсистема управляет расходом воды или пароводяной смеси в зависимости от задания, введенного в процессор и 4 параметров. Это расход теплоносителя, температура воздуха в помещении, а также температура теплоносителя на входе в контур отопления и на выходе из него температурный график объекта. Для обратной связи используются параметры, снимаемые с датчиков температуры наружного воздуха и на трубопроводах, как самой системы, так и с преобразователей, входящих в состав счетчика тепловой энергии.

Все подсистемы замыкаются на единый процессорный блок, но каждая требует установки собственных элементов и связей. Например, чтобы обеспечить защиту от замораживания локальной сети, монтируется автоматика для слива воды из домового отопительного контура. Она срабатывает при непосредственной угрозе замерзания воды в трубах. Это может произойти, когда при отрицательных температурах происходит авария теплоцентрали, котельной или выходит из строя циркуляционный насос, обеспечивающий прохождение теплоносителя через отопительный контур объекта.

Порядок установки и стоимость системы

Если в здании не установлен прибор учета тепловой энергии, то его монтаж становится необходимым подготовительным этапом.

Система автоматического регулирования расхода теплоносителя не монтируется в едином корпусе. Ее подсистемы и отдельные элементы рассредотачиваются на вводе в узел подачи теплоносителя в тепловом пункте по соседству со счетчиком тепла. Единственные приборы, которые находятся за пределами данного технического помещения — это датчики температур воздуха в отапливаемом помещении и на улице.

Работы ведутся в течение одной — двух недель. Для врезки отдельных составляющих требуется временное отключение подачи теплоносителя на объект. Однако, эти операции выполняются быстро, и поэтому монтаж может проводиться во время отопительного сезона, не приводя к ощутимым неудобствам для потребителей.

Монтаж завершается проведением наладочных работ и подписанием акта о приемке системы в эксплуатацию.

Цена системы определяется составом комплектующих, а также стоимостью проектирования и монтажа. Согласно практике работы нашей компании итоговая стоимость САРТ начинается от 42 000 руб.