Регулювання температури усередині приміщень - перспективний метод енергозбереження

Облік споживання енергії на опалювання і гаряче водопостачання створює економічні передумови для впровадження регулювання теплоспоживання у споживачів.

В системах централізованого теплопостачання (СЦТ) Росії традиційно застосовується якісне регулювання. У чистому вигляді це означає, що витрата циркулюючої в системі води залишається постійною протягом всього опалювального періоду, а кількість теплоти, що поставляється, регулюється шляхом зміни температури води, що поступає до споживача ( прямій), відповідно до температури зовнішнього повітря по температурному графіку. Відповідно, міняється і температура повертаної споживачем охолодженої ( зворотною) води. Графік будується для будівлі, найбільш представи-тельного для групи будівель, опалювальних даним постачальником тепла.

Всупереч прийнятій сьогодні моді лаяти все радянське слід підкреслити, що впровадження на початку 30-х років якісного регулювання в СЦТ СССР (у той час в капіталістичних країнах і не подумували про СЦТ при приватній власності їх впровадження було неможливе) було, безумовно, прогресивним, оскільки дозволяло створити споживачам достатньо комфортні умови при мінімальних капітальних витратах.

Таблиця 1.

Показники

Ед. Вимірювання

Октябрь1999

Февраль2000

Март2000

Апрель2000

Середньомісячна температура зовнішнього повітря

OC

+69

-7

-18

+71

Витрата теплоти на опалювання і ГВС

Тис. Гкал/месяц

805

1150

1150

767

Витрата теплоти тільки на опалювання

Тис. Гкал/месяц

555

900

900

512

Сьогодні чисто якісне регуліро-ваніє нас вже не задовольняє. Зокрема, при позитивній тем-пературе зовнішнього повітря (а опалювання, відповідно до Сніп, припиняється, якщо вона перевищує 8°с) температура прямої води по графіку має бути менше 40-50°с. Але для гарячого водопостачання по Сніп потрібна вода з температурою не нижче 60°с, тому при двотрубній системі (один трубопровід для прямої води, інший для зворотної) вода на опалювання також має температуру 60°с.

Простіше кажучи, починаючи з певної температури зовнішнього повітря опалювання взагалі не регулюється, а споживач отримує тим більший надлишок тепла, чим вище температура зовнішнього повітря. Комфортність в приміщенні створюється шляхом провітрювання через кватирки. В результаті витрати на опалювання в перехідні періоди (почало і кінець опалювального періоду) виявляються невиправдано великими.

Сказане підтверджується даними СТС АТ Свердловенерго (таблиця. 1).

Витрата на опалювання в лютому і березні була практично однакова, не дивлячись на істотно вищу температуру зовнішнього повітря і сильнішу сонячну радіацію в березні. Відношення витрат в лютому і жовтні дорівнює 1,62, тоді як різниця розрахункових тем-ператур усередині приміщення (відповідно до Сніп приймемо її 18°с) і зовнішнього повітря, по якій будується темпе-ратурний графік, розрізняється для цих місяців в 2,12 разу. Систематичні обмеження по постачанню палива протягом минулого опалювального сезону не дозволяли теплоснабжающим органі-зациям завжди витримувати температурний графік, проте, приведені цифри виявляють явний перетоп у весняний і осінній місяці.

Теплове навантаження можна регулювати шляхом зміни:

- коефіцієнта теплопередачі нагре-вательних приладів або їх поверхні;

- витрати гріючого теплоносія;

- температури гріючого теплоносія;

- тривалість роботи нагрівального приладу.

Давно встановлене, що для забезпечення високої якості теплопостачання слід застосовувати комбіноване регулювання, яке має бути раціональним поєднанням, принаймні, трьох ступенів центрального, групового (або місцевого) і індивідуального.

Зміна коефіцієнта теплопередачі використовується тільки при місцевому регулюванні, зокрема, при регулі-рованії тепловіддача від конвекторов шляхом зміни положення регулюючої пластини. Неко-ториє жителі, у яких встановлені радіатори, закривають їх ковдрами при високій температурі зовнішнього повітря.

Недолік цього методу росте температура зворотної води, тобто збільшуються питомі (на 1 Гигакалорію переданої теплоти) витрати енергії на привід циркуляційних насосів. За її перевищення постачальник штрафує споживача. При цьому якось залишається непоміченим, що перевитрата енергії на перекачування теплоти в порівнянні з її витратою на розрахунковому (для найхолоднішого часу) режимі є взагалі характерною особливістю якісного регулювання.

До речі, не ясно як повинен поступати постачальник, якщо температура зворотної води росте в будинках, в яких за проектом встановлені конвектори, тобто де це зростання вже закладене в проект. Деякі постачальники на практиці при зростанні температури зворотної води просто знижують температуру прямої в порівнянні з передбаченою температурним графіком.

Регулювання шляхом зміни витрати теплоносія ( кількісне) припускає принаймні, в чистому вигляді постійність його температури, тобто температури прямої води. Кожен споживач пропускає стільки води в свої нагрівальні прилади, скільки йому потрібно для створення комфортних (фізично і економічно) умов. Проблема здесьв том, щоб при збільшенні, скажімо, витрати теплоносія одним пот-ребітелем, витрата теплоносія у іншого споживача не зменшилася б. Це вимагає відповідного узгодження гідравлічних характеристик споживачів і мережі (включаючи цир-куляционниє насоси). Його простіше здійснити в невеликих системах, наприклад, при опалюванні многоквар-тірного удома від домовик котельної. У багатьох країнах Західної Европи регулятори ( термостати) встановлюють в кожній квартирі, підбираючи соот-ветствующим чином характеристики насоса і діаметри труб, що підводять ( стояків).

Із збільшенням числа абонентів, відстаней між ними і постачальником тепла, тобто з ускладненням системи таке узгодження ускладнюється, хоча теоретично все здається просто: необхідно забезпечити постійність тиску перед кожним абонентом (тобто його регулятором) протягом всього опалювального періоду.

До кількісного можна віднести і так зване пофасадноє регулювання. Відомо, що при сильному вітрі в приміщеннях, розташованих з навітряного боку, часто буває значно холоднішим (особливо при великій площі скління), ніж з підвітряною. Приміщення, обернені на південь і на північ, отримують різну кількість тепла, що випромінюється Сонцем. В цьому випадку доцільно, не міняючи загальної кількості прямої води, що отримується будівлею, перерозподілити її потоки, що, як правило, вимагає установки спеціальних спонукачів.

Вимога постійності витрати теплоносія при якісному регулюванні пов'язана з побоюванням розрегулювання гідравліки розгалуженої системи теплопостачання при зміні витрати. Оскільки різні об'єкти знаходяться на різній відстані від джерела, а головне на різній геодезичній висоті, вся гідравліка настроюється на одну певну витрату теплоносія шляхом установки дросельних шайб або клапанів. При зміні загальної витрати в подаючій магістралі витрата на кожен об'єкт змінюється непропорційно, тому теплоспоживання одних об'єктів змінюється більше, інших менше. У такій системі збільшення водозабору на один об'єкт, наприклад шляхом несанкціонованого видалення шайби на трубопроводі, що підводить, може привести до зниження тиску в магістралі і як наслідок до зменшення витрати води, принаймні, до найближчих 5 споживачам. В період лютих морозів таке розрегулювання, при неприйнятті відповідних мерів загрожує серйозними наслідками.

Викладеними міркуваннями часто обгрунтовують заперечення проти регулювання температури усередині приміщень шляхом зміни витрати теплоносія (зокрема, вентилем на зворотній магістралі). Проте ці побоювання сильно перебільшені.

Реалії сьогоднішнього дня такі, що під регулюванням фактично поні-маєтся зменшення споживання теплоти. За роки Радянської влади нормативи, по яких проектуються системи опалювання і ГВС, відпрацьовані настільки надійно, що з одного боку потреба в збільшенні витрати теплоти в порівнянні з розрахунковим зазвичай не виникає (якщо, звичайно, стекла не вибиті, а двері закриваються), а з іншою воно практично не реалізовується, оскільки немає надлишку потужностей.

Локальне зменшення витрати у великого числа абонентів при прийнятому центральному якісному регулюванні могло б привести до неприпустимого підвищення тиску, проте тиск легко вирівнюється регулюванням (виключенням) насосів на станціях. У єдиній мережі СТС АТ Свердловенерго при відкритому водорозборі і семи теплоджерелах таке регулювання здійснюється постійно.

Треба мати на увазі, що процес впровадження регуляторів теплоспоживання буде розтягнутий на тривалий період із-за великого об'єму робіт, протягом якого паралельно упроваджуватимуться автоматичні системи підтримки стабільного тиску, у тому числі і застосування електродвигунів з час-тотним регулюванням. Воно дозволить зменшити споживання не тільки теплоти, але і електроенергії на перекачування теплоносія.

Таким чином, кількісне місцеве регулювання у бік зниження теплоспоживання при централізованому якісному дозволить забезпечити істотну економію.

Щоб не викликати разрегуліровки гид-равліки опалювальної мережі споживача (у будівлі), місцеве регулювання можна здійснити двома шляхами:

1 Встановити додатковий безшумний циркуляційний насос, який забезпечуватиме циркуляцію води в системі, забираючи з трубопроводу, що підводить, стільки гарячої води, скільки потрібно для створення комфортних умов в будівлі. Температуру води, що поступає в опалювальні прилади, можна підтримувати або відповідно до реального (без тієї, що нижньої зрізає) темпе-ратурним графіка, або автоматично регулювати за свідченнями термометра, встановленого в представницькому приміщенні будівлі. Цей варіант вже реалізований багатьма споживачами.

2 Комфортну температуру в приміщенні можна підтримувати шляхом регулювання числа годин роботи опалювальних приладів в добу, використовуючи велику акумулюючу здатність будівлі. Тут треба підкреслити, що в реальних умовах постійність витрати теплоносія при якісному централізованому регулюванні все одно, строго кажучи, не витримується з ряду причин і, перш за все, із-за нерівномірного водорозбору з системи гарячого водопостачання. Відключення системи опалювання будівлі, наприклад, в періоди уранішнього і вечірнього максимумів водорозбору (так зване зв'язане регулювання), в цій ситуації дозволить навіть зробити расходводи в подаючій магістралі більш постійним.

Практика періодичного включення опалювання широко використовується за кордоном. У Росії таким чином опалюються більшість об'єктів, обладнаних індивідуальними джерелами теплопостачання.

Більше того, що акумулює здатність будівель в неявній формі ісполь-зуєтся навіть при чисто якісному регулюванні, оскільки температура пря-мой води встановлюється на теплоджерелі, розташованому іноді на боль-шом відстані від теплопотребітеля. Зміна температури води на Ново-свердловській ТЕЦ, наприклад, позначається в районі ЖБІ лише через декілька годинників; жителі цього навіть не помічають.

При регулюванні теплоспоживання релейним методом (включення-відключення) також доцільно встановлювати циркуляційний насос, оскільки при припиненні подачі гарячої води елеватор перестає працювати, не буде циркуляції води в опалювальній установці, що може привести до розморожування. Цей насос включається тільки на час відключення опалювання.

При існуючій системі оплати за опалювання ГВС в економії тепла матеріально зацікавлені лише балансодержатель будівлі і бюджет адміністративної освіти, але не конкретний житель. За їх рахунок і повинні упроваджуватися регулятори температури у