Баланс теплоносителя и энергоэффективность

А. В. Чигинев, ведущий специалист ООО «ТЕРМОТРОНИК»

А. В. Шохин, главный конструктор ООО «ТЕРМОТРОНИК»

Тем не менее приведем пример того, как, используя данные приборов коммерческого учета при нахождении потерь, можно дополнительно решать некоторые специфические задачи, повышающие энергоэффективность процесса энергоснабжения.

Рассмотрим в качестве примера задачу нахождения потерь теп-лоносителя между ЦТП и группой крупных многоквартирных домов (МКД), подключенных к этому ЦТП для снабжения горячей водой (ГВС).

Количество теплоносителя, отпущенного с ЦТП, будет определяться разницей массовых расходов в подающем и обратном трубопроводе ГВС на ЦТП:

ΔМ_цтп = М₁ – М₂.              (1)

А количество теплоносителя, израсходованного потребителями в качестве горячей воды, – суммой разниц соответствующих расходов у всех потребителей:

(2)

Потери теплоносителя в сетях от ЦТП до потребителей вычисляются как разница выражений (1) и (2):

Преобразование выражения (3) к последнему виду было выполнено для того, чтобы два его слагаемых отвечали за потери в соответствующих трубопроводах: первое за потери в подаче, а второе за потери в обратке.

На диаграмме (рис. 1) представлены результаты расчета за период продолжительностью два месяца по суточным архивам теплосчетчиков. Общие потери, вычисленные в соответствии с выражением (3), изображены зелеными точками и линией, потери в подающих трубопроводах – красным цветом, а в обратных – синим.

Рисунок 1. Потери теплоносителя раздельно в подающих и обратных трубопроводах

Сразу же оговоримся, что допускаемая характеристиками расходомеров ширина метрологического коридора в случае отсутствия действительных потерь при исправных приборах составляет в нашем случае примерно ±30 т/сут. То есть потери (3) практически во всем исследованном периоде времени за исключением только одной точки уложились в этот допуск.

Но вот значения потерь в трубопроводах по отдельности оказались чрезмерно большими. Они существенно превысили метрологический допуск и имеют противоположные знаки: в подающих трубопроводах потери положительные, а в обратных – отрицательные. К тому же визуально на диаграмме бросается в глаза определенная противофазная синхронность потерь в подающих и обратных трубопроводах. Чтобы подтвердить или опровергнуть ее, построим диаграмму (рис. 2) функциональной зависимости:

ΔМ₂ = F(ΔМ₂). (4)

Как видно из результатов (рис. 2), между потерями в подаче и обратке существует явная, практически линейная зависимость с отрицательным наклоном: величина ΔМ₂ уменьшается («растет в минус») синхронно с ростом ΔМ₂ в положительную сторону.

Рисунок 2. Зависимость величины потерь в обратных трубопроводах от потерь в подающих трубопроводах

Такое синхронное поведение потерь в трубопроводах одного контура теплоснабжения с очень высокой долей вероятности говорит о наличии так называемого перетока – а именно ситуации, когда на одной или нескольких перемычках между подающим и обратным трубопроводом по какой-то причине недостаточно плотно закрыта запорная арматура.

Перемычки между подачей и обраткой на тепловых сетях присутствуют практически всегда и предназначаются для различных технологических целей, но в нормальном режиме функционирования сети они обязательно должны быть закрыты. Ситуация с перетоком возникает либо при неисправности запорной арматуры, либо при ненадлежащей эксплуатации, когда перемычку или забыли закрыть после ремонтных работ, или закрыли не полностью. Иногда, правда, встречались случаи, когда подобным образом производилась преднамеренная «регулировка» режима работы: при излишней мощности сетевых насосов на источнике (в данном случае на ЦТП) их производительность специально уменьшали при помощи такого шунтирования, хотя гораздо надежнее и эффективнее реализовать это использованием частотно-регулируемых приводов для управления насосами.

Но в любом случае ситуация с перетоком имеет только отрицательные последствия:

• За счет шунтирования сетевых насосов снижается их КПД, а расход электроэнергии в значительной части происходит впустую.
• Нарушается температурный режим работы, так как происходит завышение Т₂ на стороне источника, которое невозможно исправить никакими наладочными мероприятиями.
• В случае преднамеренной «регулировки» подобного рода, кроме того, происходит ускоренный износ уплотнения запорной арматуры на «подприоткрытой» перемычке, которая в итоге просто теряет свою способность надежно перекрывать в дальнейшем поток теплоносителя.

Рисунок 3. Упрощенная схема перетока между подающим и обратным трубопроводом

Таким образом, при решении задачи определения баланса теплоносителя между источником и группой потребителей даже при очень широком коридоре метрологического допуска можно попутно произвести контроль наличия перетоков внутри контура теплоснабжения, которые сами по себе являются очень грубым нарушением режима и серьезно снижают энергоэффективность теплоснабжения.

Корреляцию между потерями в подающем и обратном трубопроводе при наличии современной системы диспетчеризации можно выполнять в режиме онлайн, что позволит повысить оперативность устранения нарушений подобного рода и, в свою очередь, даст дополнительные возможности снижения издержек теплоснабжающей организации.

Литература

1. Чигинев А. В., Шохин А. В. О сведении балансов и определении потерь // Региональная энергетика и энергоэффективность. 2018. № 1. С. 78.