Что такое тепловая нагрузка и температурные графики и как они применяются в АИИС Элдис

Как понять, теплоноситель какой температуры поставлять на объекты при разных погодных условиях, чтобы избежать перетопов и недотопов зданий, и как отслеживать этот процесс – ответим в статье.

Что такое тепловая нагрузка

Для полноты картины сначала разберемся с тем, что такое теплоснабжение.

Теплоснабжение – это снабжение теплотой с помощью теплоносителя систем отопления, вентиляции, горячего водоснабжения объектов (потребителей). Оно необходимо для компенсации тепловых потерь, которые возникают из-за того, что температура внутри помещений выше, чем температура на улице. Перепад приводит к тому, что часть тепловой энергии из помещений уходит на улицу, так как температура стремится выровняться. По сути, происходит обогрев наружного воздуха за счет остывания помещений. И если не подавать на объект дополнительную тепловую энергию, через какое-то время температура в помещениях станет такой же, как и на улице.

Ни один объект нельзя на 100 % изолировать через ограждающие конструкции (стены, крышу, пол) – потери тепла все равно будут. И задача теплоснабжения – поставлять тепловую энергию внутрь помещений для компенсации этих потерь и обеспечения комфорта.

Тепловая нагрузка объекта – это количество тепловой энергии, которое необходимо подавать на объект, чтобы температура в его помещениях оставалась комфортной для находящихся там людей. Показатель измеряется в гигакалориях в час (Гкал/час).

Температура воздуха для разных объектов нормируется по-разному: для жилых помещений стандартом считается +18 °С, для детских садов – +20 °С, а, например, для отапливаемых гаражей – +5 °С. Количество тепловой энергии, необходимое для достижения этих температурных значений, и является тепловой нагрузкой объекта.

Факторы, влияющие на тепловую нагрузку

• Расчетная температура наружного воздуха.

Расчетная температура – это минимальная температура воздуха в местности, где находится объект. Она определяется метеорологами на основании длительных климатических наблюдений. Это главный фактор, влияющий на тепловую нагрузку: чем холоднее на улице, тем больше тепловой энергии потребуется для обогрева объекта.

Существует специальный научно-прикладной справочник «Климат России», в котором для каждого региона определена расчетная температура наружного воздуха. Так, для Самарской области – это -30 °С, для Омской – -37 °С и т. д. Морозы сильнее, конечно, возможны, но случаются не так часто.

• Особенности проектирования объекта.

Тепловая нагрузка – расчетная величина. Ее расчет производит проектировщик объекта, которому известно назначение объекта, характеристики используемых материалов и особенности применяемых строительных технологий. В дальнейшем этот параметр прописывается в договоре теплоснабжения, который потребитель заключает с теплоснабжающей организацией (ТСО).

Но ни один проектировщик не может определить тепловую нагрузку предельно точно, так как на нее могут повлиять различные причины: может быть нарушена строительная технология, закуплен материал с несколько другими характеристиками, чем планировалось, и т. п. Поэтому в советское время к рассчитанной нагрузке принято было добавлять запас 30 %, из-за чего показатель часто оказывался завышенным.

В последние 15-20 лет ситуация изменилась диаметрально. Тепловую нагрузку занижают, так как при подключении объекта к тепловым сетям нужно заплатить внушительную сумму за каждую гигакалорию. Это касается не всех объектов, но такая тенденция есть.

• Период эксплуатации и качество обслуживания объекта.

Со временем любое здание ветшает: нарушается герметичность окон и дверей, снижается качество теплоизоляции, могут появиться трещины в стенах, повреждения кровли. Тепловая нагрузка таких объектов увеличивается.

И, наоборот, если в доме проведена реконструкция — старые деревянные окна заменены на пластиковые с современными стеклопакетами, утеплены крыша и стены – тепловая нагрузка снижается.

Тепловая нагрузка – величина плавающая, и она может быть пересмотрена. Существует специальная методика по определению фактической тепловой нагрузки объекта, утвержденная приказом № 610 Министерства регионального развития РФ. Пересмотр делают по завершению отопительного сезона. Для этого фактические измерения теплосчетчика, установленного на объекте, пропускают через математический аппарат по этой методике, и на выходе получают фактическую нагрузку.

Обычно к пересмотру прибегают, чтобы снять излишне завышенную нагрузку с объектов, из-за которой вся система теплоснабжения становится дефицитной. Источник тепла (ТЭЦ) не может выдать больше тепловой энергии, чем его проектные значения. При подключении «избыточных» объектов, оккупирующих всю мощность, никакие новые подключения выполнять нельзя. Пересмотр тепловой нагрузки позволяет получить резерв для подключения новых объектов без риска, что в случае сильных холодов вырабатываемого тепла не хватит для обогрева действующих объектов.

Что такое температурный график

Разобраться с этим понятием поможет понимание процесса теплоснабжения.

Тепловая энергия передается от источника к потребителю при помощи тепловых сетей. В тепловых сетях течет теплоноситель – специально подготовленная химически очищенная вода. На ТЭЦ теплоноситель нагревается до определенной температуры и по подающему трубопроводу поступает на объект потребителя. Проходит по системе теплоснабжения, согревая радиаторы, конвекторы и прочие отопительные приборы. И уже охлажденный по обратному трубопроводу возвращается на ТЭЦ, где снова нагревается, – цикл повторяется.

Чем холоднее на улице, тем больше тепловой энергии должен получить объект. Чтобы удовлетворить его потребности в тепле, можно либо прокачать через систему больше теплоносителя, либо увеличить его температуру. Таким образом, тепловая энергия, содержащаяся в теплоносителе, определяется как масса теплоносителя, умноженная на его температуру.

В теплоснабжении обычно используют методику качественного регулирования количества тепловой энергии – только за счет изменения температуры теплоносителя. Источник, имея прогноз погоды на завтра, планирует значения температуры теплоносителя для подачи в систему. Регулирование осуществляется посуточно.

Температурный график представляет собой зависимость температуры теплоносителя в подающем и обратном трубопроводах от температуры наружного воздуха. Он закладывается проектировщиком при строительстве ТЭЦ и других объектов и, как правило, всегда остается более-менее стабильным.

Источник ТСО обязан подавать теплоноситель конкретной температуры при определенной температуре наружного воздуха. Эту закономерность отражает температурный график Т1. Он должен точно соблюдаться, отклонение от заданных значений более чем на +/- 3 % может привести к серьезному штрафу для ТСО.

Есть и нефинансовые последствия несоблюдения графика Т1. При подаче низкотемпературного теплоносителя высок риск заморозить здание, при подаче слишком горячего теплоносителя – люди будут испытывать дискомфорт от жары в помещениях.

В свою очередь, потребитель должен израсходовать поставленное тепло и вернуть в обратный трубопровод максимально охлажденный теплоноситель. Если он не соблюдает график обратной сетевой воды Т2, то есть не забирает всю тепловую энергию, которую должен забирать согласно договору теплоснабжения, то может быть оштрафован по условиям договора.

Почему? Потому что, с точки зрения термодинамики, КПД источника тепла тем выше, чем больше разница температур в подающем и обратном трубопроводе. ТЭЦ сожгла газ, запустила насосы, прогнала теплоноситель потребителю, то есть понесла расходы. Потребитель не израсходовал тепло, и вернул обратно горячий теплоноситель. Хранить тепловую энергию нельзя, это «скоропортящийся продукт», а значит, – прямые потери ТЭЦ.

Поставщик тепловой энергии несет финансовую ответственность и когда он завышает, и когда занижает график Т1, потребитель – только когда завышает график Т2. Завышать показатели графика Т2 можно не более чем на 5 %, занижать – сколько угодно.

Расчет фактической тепловой нагрузки в АИИС Элдис

Если тепловой счетчик потребителя вышел из строя или не посчитал количество потребленных гигакалорий, оценить фактический расход за рассматриваемый период можно, используя тепловую нагрузку, закрепленную за объектом.

В системе учета энергоресурсов Элдис есть специальные алгоритмы, позволяющие на основании достаточно длительных измерений (1-3 года) выполнить оценку теплопотребления за несколько дней, – то есть вычислить фактическую тепловую нагрузку объекта с учетом температуры наружного воздуха.

Статистика измерений при разных условиях позволяет посчитать расход с довольно высокой точностью. Отклонения, как правило, не превышают +/- 3-5 %, что сопоставимо с точностью, нормированной для теплосчетчиков. Данные, полученные исходя из тепловой нагрузки объекта, не используются для коммерческих расчетов, но применяются для различных аналитических балансов.

Использование температурных графиков в АИИС Элдис

В систему заносятся температурные графики по каждому объекту. Также в АИИС подключены данные гидрометцентров, откуда берутся суточные температуры для разных регионов. Алгоритмы сопоставляют все эти данные в автоматическом режиме, анализируют соблюдение графиков Т1 и Т2, помогают выявить причины нарушений.

Нарушения температурных графиков могут произойти на любом участке цепочки: источник, тепловые сети, дополнительные объекты на тепловых сетях (центральные тепловые пункты (ЦТП), насосные станции и прочие), на финише – потребитель.

АИИС выступает доказательным инструментом, который подсвечивает проблемные места. При отсутствии автоматизированной системы учета энергоресурсов найти проблемное место очень сложно, особенно если речь идет о большой группе объектов: крупная ТЭЦ со множеством подключений или целый город. Никто не будет ежедневно ходить к теплосчетчикам и заниматься сложным анализом вручную. В АИИС Элдис все параметры подключенных к системе приборов учета мониторятся постоянно. А значит, меры по устранению нарушений можно принимать в реальном времени, не дожидаясь штрафов и прочих неприятных последствий.