Об учете воды и тепловой энергии в свете современных требований по энергосбережению

Федеральный закон Российской Федерации от 23 ноября 2009 г. N 261-ФЗ "Об энергосбережении…» определяет комплексный подход и формирует на предстоящие годы систему правовых, экономических и организационных стимулов для энергосбережения и повышения энергетической эффективности всех отраслей народного хозяйства.

Большое внимание в законе уделяется обеспечению учета используемых энергетических ресурсов и применения приборов учета используемых энергетических ресурсов при осуществлении расчетов за энергетические ресурсы. Этому вопросу посвящен специальный раздел (глава 13), в которой прямо указывается, что «производимые, передаваемые, потребляемые энергетические ресурсы подлежат обязательному (выделено авторами) учету с применением приборов учета используемых энергетических ресурсов».

И это не случайно. Чтобы экономить энергоресурсы, сначала надо четко знать, сколько их потребляется. При этом недостаточно просто установить приборы учета. Их установка должна быть корректной как с метрологической, так и с организационно-экономической точек зрения. Поэтому в законе специально отмечено, что приборы учета должны быть установлены собственниками соответствующих помещений в местах их подключения к «электрическим сетям централизованного электроснабжения, и (или) системам централизованного теплоснабжения, и (или) системам централизованного водоснабжения, и (или) системам централизованного газоснабжения, и (или) иным системам централизованного снабжения энергетическими ресурсами».

Для узлов учета воды и тепла (а современные теплосчетчики, являющиеся сложными многоканальными изделиями, решают именно эту задачу) это означает, что они должны одновременно контролировать не только подачу холодной и горячей воды и тепла к объекту потребителя (причем, при учете горячей воды, правильнее говорить об энергетических затратах на ее подогрев, суммируя ее расход с расходом холодной воды), но и контролировать соблюдение договорных (а по своей сути – оптимальных) режимов подачи указанных ресурсов. Другими словами, должны контролироваться в течение всего времени эксплуатации указанных инженерных систем не только расход потребленной воды и количество доставленной потребителю тепловой энергии (как на отопление, так и на подогрев воды для горячего водоснабжения), но и такие параметры, как:

• температура воды в прямом и обратном трубопроводах отопления и горячего водоснабжения,
• давление во всех перечисленных трубопроводах.

Также, для оптимизации режимов теплоснабжения, должна контролироваться температура окружающего (уличного) воздуха, т.к. для минимизации затрат на теплоснабжение температура теплоносителя, подаваемого для отопления здания, должна являться функцией уличной температуры. Это также должно быть определено соответствующим договором на теплоснабжение.

Одновременно, современный теплосчетчик, пригодный для решения указанных задач, должен отвечать целому ряду дополнительных требований. Среди них следует выделить в первую очередь:

• малую погрешность измерения в широком диапазоне измеряемых расходов (не менее 1:100),
• наличие полного типоразмерного ряда преобразователей расхода (не менее, чем от Ду = 20-25 мм до Ду = 200 мм),
• наличие глубокого, информативного, и взломостойкого архива измеряемых параметров.

К теплосчетчикам также предъявляется ряд эксплуатационных требований, таких как:

• высокая надежность работы в реальных условиях эксплуатации,
• удобство монтажа,
• вандалостойкость.

Последнее требование обусловлено тем, что приборы устанавливаются в основном в подвалах домов и других подобных помещениях без постоянного нахождения в них обслуживающего персонала. Соответственно, в таких случаях всегда имеется риск проникновения в такие помещения посторонних лиц и повреждения приборов. Именно поэтому одним из требований московских властей при реализации в 2004-2006 г.г. программы городской подомового учета воды и тепла было размещение тепловычислителей в запирающихся металлических шкафах.

В настоящее время имеется целый ряд теплосчетчиков, полностью или в основном удовлетворяющих указанным требованиям. Следует прежде всего отметить ТЭМ (изготовитель - ТЭМ-Прибор, Москва), ВИС.Т-ТС (Тепловизор, Москва),  МКТС (Интелприбор, Жуковский), ЭСКО ( Эско-3Э, Москва), ВЗЛЕТ (Взлет, Санкт-Петербург), ТСК (Теплоком, Санкт-Петербург), КМ-5 (ТБН-Энергосервис, Москва), ТС.ТМК-Н (Промприбор, Калуга).

Из последних разработок хочется особо выделить теплосчетчик ТС-11, разработанный Арзамасским приборостроительным заводом (АПЗ). И вот почему. В начале девяностых годов прошлого века АПЗ – один из лидеров российского авиационного приборостроения – первым в России предложил потребителям промышленные теплосчетчики на базе электромагнитных преобразователей расхода ТС-01. Прибор оказался настолько удачным, что завод едва справлялся с производственной программой.

Однако в дальнейшем требования к теплосчетчикам начали резко усложняться и в итоге свелись к изложенным выше. Вероятно, завод в то время оказался к этому не готов, определенное время было упущено. После откровенно неудачной разработки теплосчетчика ТС-03 был выпущен ТС-07, достаточно широко востребованный во многих регионах России, но неудовлетворяющий, избыточным, как, вероятно, казалось руководству заводу в начале двухтысячных, требованиям московских властей. И поэтому не попавший в перечень рекомендованных при реализации упомянутой московской программы.

Данное обстоятельство было тем более обидно, что по стабильности метрологических характеристик теплосчетчики производства АПЗ обладают на сегодня, пожалуй, самыми стабильными метрологическими характеристиками и являются одними из самых надежных. Это определяется уникальной технологией изготовления электромагнитных преобразователей расхода производства АПЗ, проточная часть которых выполнена методом формования на современных пластавтоматах из термореактивной пластмассы последнего поколения, позволяющей сохранить стабильность геометрических  размеров проточной части преобразователей в течение всего срока эксплуатации. При этом указанная технология обеспечивает высочайшую надежность футеровки электродов преобразователей, что является залогом высокой надежности самих преобразователей.

Чтобы понять насколько это важно, следует пояснить, что практически у всех аналогов проточная часть электромагнитных преобразователей выполняется из фторопласта, имеющего так называемую «хладотекучесть», т.е. изменение геометрических размеров при постоянном воздействии усилия в определенном направлении, которое формируется за счет избыточного давления измеряемой среды в трубопроводе. Конечно, с этим явлением разработчики борются, устанавливая упомянутые фторопластовые втулки между механическими замками, ограничивающими изменение их формы в течение времени. Но полностью справиться с этой особенностью фторопласта не удается. А это напрямую влияет на изменение метрологических характеристик прибора и, соответственно, ограничивает величину межповерочного интервала.

Применение фторопластовой проточной части определяет также технологические сложности с изготовлением качественной футеровки электродов. Для решения данной задачи применяют различные типы уплотнений, герметики и др. Но проблема остается.

В 2009 году АПЗ предложил потребителям теплосчетчик ТС-11, который, по замыслу разработчиков, должен вобрать в себя все лучшее, чем многие годы славились изделия флагмана российского авиационного приборостроения, дополнив это качественно новыми схемными и конструктивными решениями, обеспечивающими выполнение требований самых взыскательных потребителей.

Теплосчетчик ТС-11 представляет собой  многоканальный прибор, построенный по составному принципу.  В него  входят тепловычислитель ТВ-11 (рис. 1), осуществляющий накопление данных и производящий все необходимые расчеты и  измерительные блоки БИ-1 (рис. 2), осуществляющие  измерение расхода теплоносителя,  измерение температуры и давления в трубопроводе. К ТВ-11 одновременно может быть подключено  до 6 шт.  блоков БИ-1.

Каждый блок БИ-1 включает в себя один первичный  электромагнитный преобразователь расхода ППР9-2 и электронный модуль МЭ-1. При этом возможно использование модуля МЭ-1 только для измерения давления и/или температуры в трубопроводе. Например, в случае закрытой схемы теплоснабжения, когда на прямой трубе (подаче) устанавливается блок БИ-1 для измерения и расхода, и температуры, и давления, а на обратной - модуль электронный МЭ-1 для измерения только температуры и давления теплоносителя. Следует отметить, что, с метрологической точки зрения, и БИ-1, и МЭ-1 являются сертифицированными средствами измерения в составе теплосчетчика ТС-11.

Передача информации от блоков БИ-1 и МЭ-1 к тепловычислителю ТВ-11  осуществляется по цифровой линии связи (интерфейс RS485), длиной до 1000 м .  Подключение  осуществляться как раздельно  (каждый БИ подключается к ТВ своим 4-проводным кабелем), так и  последовательным подключением БИ к одному общему 4-х проводному кабелю. 

Дополнительно  к ТВ-11 могут быть подключены  2 прибора, имеющие импульсный выходной сигнал, например, водосчетчики с частотным выходом, и два независимых датчика температуры, которые могут быть использованы, например, для измерения температуры наружного воздуха (информация, которая используется в системах диспетчеризации и управлением температурой теплоносителя)  и  температуры в помещении, где установлен ТС-11 (например, для целей пожарной сигнализации). 

Вид информации, ее размерность и весовые коэффициенты преобразования для каждого канала с импульсным выходным сигналом  устанавливаются программно.

Количество блоков БИ-1, используемых в теплосчетчике определяется  вариантом расчета  параметров теплоснабжения. Так, для построения открытой  трехтрубной схемы с подпиткой  используются 3 блока БИ-1, для закрытой двухтрубной схемы – 2 блока БИ -1 и т.д. 

Может быть реализован и иной вариант – использовать, например, 4 блока БИ-1 для построения на базе ТС-11 двух независимых теплосчетчиков, осуществляющих учет теплопотребления  в двух параллельных системах теплоснабжения независимо друг от друга (например, в двух секциях одного и того же здания, принадлежащих разным собственникам).

При этом каналы, не использованные при  расчете теплопотребления, могут быть использованы для иных целей. Например, если для расчета теплопотребления использованы 3  блока БИ-1, то дополнительно можно подключить 2 блока БИ-1 для  расчета потребления горячей воды и еще один БИ-1 для учета потребления холодной воды. Кстати, в этом случае, вместо блока БИ-1, для учета холодной воды можно использовать более дешевый крыльчатый водосчетчик, имеющий герконовый импульсный выход,  подключаемый к  одному из двух импульсных входов блока ТВ-11.

Потребителям важно знать, что нет необходимости приобретать все блоки БИ-1 одновременно. Доукомплектацию теплосчетчика ТС-11 требуемыми элементами можно проводить по мере возникновения необходимости или при появлении соответствующих финансовых возможностей.

Еще одной важной особенностью теплосчетчика ТС-11 является то, что как блоки БИ-1, так и блоки МЭ-1 полностью взаимозаменяемы. Это позволяет проводить замену отказавшего устройства без демонтажа всего теплосчетчика и внеочередной поверки изделия в целом. С другой стороны, взаимозаменяемость данных блоков позволяет скомплектовать теплосчетчик, в котором будут использованы БИ-1 с преобразователями расхода, имеющими разные диаметры условного прохода, например, с Ду=50 на подаче, Ду=32 на обратке и Ду=20 на подпитке.

При выпуске ТС-11 из производства в память ТВ-11 записываются 11 основных вариантов расчета теплоснабжения. Однако, если потребитель скомпонует какую-либо схему, не описываемую занесенными в память прибора вариантами расчета, с помощью прилагаемого программного обеспечения достаточно просто занести в память прибора  требуемый вариант расчета, отличающийся от стандартных. Таких вариантов может быть занесено в память ТВ-11 еще 24, причем все они, при необходимости, могут быть изменены неограниченное число раз.

Конструктивно блок ТВ -11 выполнен в вандалостойком металлическом корпусе. Это позволяет исключить необходимость установки его в дополнительный металлический шкаф для защиты от несанкционированных действий посторонних лиц.  Внутри корпуса тепловычислителя предусмотрена возможность установки телефонного модема или модема сотовой связи для дистанционной передачи данных. Блоки БИ-1 монтируются непосредственно на трубопроводах тепло- и водоснабжения и также не требуют дополнительной защиты.

В комплекте с теплосчетчиком поставляется программное обеспечение, позволяющее считывать архивные данные с прибора за любой выбранный интервал времени и распечатывать данные учета для представления  к оплате. Форма и вид выводимых протоколов могут быть (при необходимости) скорректированы самим потребителем с использованием поставленного программного обеспечения.

Вывод протоколов на печать возможен путем подключения принтера непосредственно к теплосчетчику,  либо непосредственно на компьютер (интерфейс RS232), либо путем передачи данных через подключенный модем либо, при наличии локальной информационной сети, по каналу RS485. Кроме архивных данных, необходимых для осуществления расчетов, теплосчетчик ТС-11 позволяет считывать мгновенные  значения всех измеряемых параметров по любому из измерительных каналов. Это обеспечивает возможность встраивания данного прибора в системы диспетчеризации  и управления энергоресурсами.         

Отмеченные технические решения и конструктивные особенности позволяют рассматривать теплосчетчик ТС-11 как новую ступень развития в создании приборов для оснащения узлов коммерческого учета воды и тепловой энергии. 

Рис.1. Тепловычислитель ТВ-11	Рис.2. измерительные блоки БИ-1