Счетчики
Рейтинг@Mail.ru
Внедрение программно-аппаратных комплексов - важнейшее направление решения проблем в сфере ЖКХ

Ситуация в сфере ЖКХ в России в настоящее время характеризуется наличием ряда нерешенных проблем, в первую очередь несоответствием качества и фактического объема поставляемых энергоресурсов уровню их оплаты, отсутствием проработанной нормативно-правовой базы в сфере тарифообразования (ценообразования) и т.п. Проблемы обостряются существенной энергозатратностью экономики (энергоемкостью ВВП) и коммунального хозяйства в России, обусловленной климатическими особенностями, критической изношенностью фондов.

В жилищно-коммунальной отрасли износ оборудования составляет более 60%, количество аварий возросло за 10 лет более чем в 10 раз, потери тепловой энергии составляют до 20%, а срок службы теплотрасс в 5 - 6 раз ниже нормативного.

Важным шагом на пути решения проблем в сфере ЖКХ можно считать решение на государственном уровне о массовом внедрении систем учета поставляемых и потребляемых энергоресурсов, которое должно повысить уровень ответственности, как поставщиков, так и потребителей энергоресурсов. Это решение закреплено в ФЗ-261 от 23.11.2009г. «Об энергосбережении и повышении энергетической эффективности…».

Внедрение систем индивидуального учета должно обеспечить заинтересованность потребителей в экономии энергоресурсов, а поставщиков энергоресурсов – в обеспечении их требуемого качества. Однако в настоящее время массовое внедрение указанных систем тормозится не проработанностью соответствующей нормативно-правовой базы (о чем рассказано в одной из наших статей).

Однако только эта мера не решает комплекса проблем.

Важным дополнением систем индивидуального учета должны стать централизованные системы диспетчеризации потребления энергетических ресурсов позволяющая организовать:

  • сеть для сбора информации с устройств учета энергопотребления конечного потребителя;
  • централизованные пункты учета энергопотребления отдельного дома, предприятия, организации, микрорайона города и т. д.;
  • рабочие места ситуационного центра энергетической эффективности отдельных микрорайонов города и всего региона (области);
  • рабочие места отдельных структур управляющих компаний и жилищно-коммунальных хозяйств города;
  • возможность централизованного сбора и передачи информации в уже существующие системы учета энергопотребления.

Указанные системы, основу которых должны составить программно-аппаратные комплексы, обеспечат возможность накопления статистической информации о качестве и объемах реально произведенных (поставленных) и реально потребленных энергоресурсов в рамках населенного пункта (отдельного микрорайона, многоквартирного дома, помещения), детального анализа указанной информации, выявления «узких мест» и объективных количественных закономерностей в системе энергоснабжения.

Результаты анализа указанной объективной информации должны стать реальным инструментарием для решения ряда проблем в сфере ЖКХ, налаживания конструктивного и недвусмысленного открытого диалога между производителями (поставщиками) и потребителями энергоресурсов, совершенствования соответствующей нормативно-правовой базы.

Первой задачей при разработке программно-аппаратных комплексов является оценка дистанционно передаваемых объемов информации о потребляемых энергоресурсах на объектах мониторинга. В качестве примера рассмотрим способ оценки объемов информации о водопотреблении.

Оценка объемов информации о потреблении холодной и горячей воды.

Принцип расчета (учета) потребления холодной воды заключается в преобразовании тем или иным методом объема проходящей по трубопроводу воды в числовую величину, пропорциональную этому объему.

Для цилиндрического трубопровода объем проходящей жидкости вычисляется следующим образом:

pic9 (1)

где D - диаметр трубопровода, tx - время прохождения жидкости, v - скорость потока жидкости по трубопроводу.

Все известные приборы учета потребления холодной воды пересчитывают величины tx и v в объем проходящей жидкости V. По методу преобразования приборы учета (водосчетчики) делят на тахометрические, электромагнитные, волюмометрические, ультразвуковые, вихревые, комбинированные, счетчики перепада давления или диафрагменные.

Тахометрические водосчетчики находят применение в качестве квартирных приборов учета. Они имеют механизм (тахометр), в котором поток воды вращает лопасти крыльчатого колеса или турбины. Скорость вращения лопасти пропорциональна скорости потока. Это вращение посредством зубчатой передачи или магнитного поля сообщается счетному устройству, регистрирующему количество расходуемой воды.

Для передачи информации об объеме потребленной воды тахометрические водосчетчики снабжаются герконовым датчиком (узлом - преобразователем вращения крыльчатки в импульсы тока). При этом показания счетного механизма преобразуются в электрический сигнал (импульс) и в цифровом виде могут передаваться и выводиться на конечное регистрирующее устройство.

Наличие данного устройства является принципиальным решением, позволяющим организовать дистанционное считывание показаний прибора. Различные датчики выдают различное количество импульсов тока на объем потребленной воды. Большинство датчиков выдают один импульс на 10…100 литров воды. Стандартное  значение  коэффициента передачи импульсов - 10 л/имп (0,01 м3/имп).

Каждый импульс соответствует строго определенному объему проходящей по трубопроводу воды V1 . Объем потребленной воды V оценивается как произведение числа импульсов n на объем V1 :

V = n·V1
(2)

При этом объем передаваемой информации (частота следования импульсов) определяется интенсивностью расхода. Это наиболее распространенный на практике способ организации автоматизированного учета, не требующий применения в тахометрических водосчетчиках специализированных вычислителей. Например, в Постановлении Правительства Москвы от 10 февраля 2004 г. N 77-ПП отмечено следующее:

«… Для установки в жилищном фонде, оснащаемых автоматизированными системами контроля энергопотребления, приборы учета холодной и горячей воды должны иметь постоянные или съемные (устанавливаемые или заменяемые в процессе эксплуатации) устройства формирования электрических импульсов с частотой, пропорциональной расходу воды через прибор учета (датчики импульсов, цена импульса 1, 10 или 25 л). Любые квартирные приборы учета горячей и холодной воды должны иметь встроенные системы подготовки импульсов (магниты) и возможность установки/замены в период эксплуатации съемных датчиков импульсов …».

Несмотря на то, что тахометрический водосчетчик имеет функцию аналогового интегрирования объемов потребления, передача этой информации без специализированных вычислителей невозможна. Однако этот недостаток нивелируется дешевизной и крайне низким энергопотреблением тахометрического водосчетчика с узлом – преобразователем, что определяет возможность массового (поквартирного) использования таких приборов в автоматизированных системах учета.

Принцип действия электромагнитных (магнитно-индукционных) водосчетчиков основан на измерении ЭДС индукции, наводящейся, в электропроводящей жидкости (в воде), которая движется в магнитном поле, создаваемом электромагнитом прибора. Эта ЭДС пропорциональна скорости потока и преобразуется электронным блоком расходомера в электрический аналоговый или цифровой сигнал, отображаемый на дисплее самого прибора, или транслируемый на внешнее устройство.

В электронных (цифровых) водосчетчиках функция аналогового интегрирования заменяется суммированием показаний (значений напряжения) за определенные интервалы времени (в фиксированные моменты времени). Чем более неравномерен поток жидкости по трубопроводу, тем короче должны быть интервалы времени фиксации расхода. Очевидно, что при  повышении частоты фиксации расхода, увеличивается объем обрабатываемой информации, то есть повышаются требования к вычислителю электронного водосчетчика и его энергопотребление.

При этом частота съема данных о водопотреблении с электронных приборов учета может быть пропорциональна интенсивности потребления (как при описанном выше способе оценки водопотребления для тахометрических водосчетчиков с дистанционным съемом данных). Однако это не является обязательным условием, поскольку электронные приборы имеют вычислитель (интегратор) расхода.

Способность электронных водосчетчиков по интегрированию (суммированию) расхода воды за заданное время, обеспечивает очень низкие требования к объему передаваемой информации о водопотреблении применительно к любым условиям учета. Часто эта величина определяется только потребителем информации и задачами, для решения которых она используется.

При этом период снятия показаний может быть существенно больше, а сама информация представляет собой не отдельный импульс («логическую единицу»), а двоичный код потребленного объема воды. Так в Постановлении Правительства Москвы от 10 февраля 2004 г. N 77-ПП  [1] отмечено:

«… Приборы учета воды, конструкция которых (электронные блоки и/или электронные блоки-повторители показаний) обеспечивает сохранение в памяти измеренных объемов воды для фиксированной даты, должны устанавливаться на единую для населенного пункта дату сохранения и передачи показаний …».

Для учета горячей воды в настоящее время используются такие же типы расходомеров, что и для холодной. Отличия их от тахометрических счетчиков холодной воды заключаются в применяемых материалах и более высокой степени допустимой погрешности.

Вместе с этим такой подход к оценке объемов потребления горячей воды не выдерживает критики, поскольку большинство систем поквартирного горячего водоснабжения в РФ являются однотрубными, а температура горячей воды в системе зависит от ее расхода и часто не соответствует установленным нормам.

Для учета объемов потребления горячей воды необходимо кроме измерителей объемного расхода использовать датчики температуры, при этом алгоритм вычисления объемов энергопотребления оценивается следующим образом.

Количество теплоты (внутренней энергии), которым обладает теплоноситель при данной температуре t, называют энтальпией и вычисляют по формуле:

Q = c·p·V·t
(3)

где с - удельная теплоемкость теплоносителя [Дж/(кг×град)]; p - плотность [кг/м3]; V - объем [м3]; m=pV - масса [кг]. Единицы измерения энтальпии – джоуль (Дж) для внутренней энергии или Дж/кг для удельной внутренней энергии.

С учетом формулы (1) для объема проходящей за время   жидкости через цилиндрический трубопровод известного диаметра результирующая формула для вычисления количества теплоты (Дж), заключенной в горячей воде, имеет вид:

pic10
(4)

При реализации прибором учета указанного алгоритма учитывается не только объем расхода, но и температура воды. Несмотря на простоту и привлекательность указанного подхода для пользователя (потребителя) его внедрение может тормозиться непроработанностью к настоящему времени соответствующей инфраструктуры и нормативной базы. Так, при однотрубной системе горячего водоснабжения и небольшом расходе горячей воды будет наблюдаться ее остывание, что будет уменьшать ее стоимость. Это, естественно, противоречит интересам снабжающей организации, которая должна постоянно поддерживать определенную температуру горячей воды (но не имеет для этого условий при однотрубной системе горячего водоснабжения).

Так в [2] указано следующее:

«…2.2. Температуру горячей воды в местах водоразбора следует предусматривать:

  • а) не ниже 60 °С - для систем централизованного горячего водоснабжения, присоединяемых к открытым системам теплоснабжения;
  • б) не ниже 50 °С - для систем централизованного горячего водоснабжения, присоединяемых к закрытым системам теплоснабжения;
  • в) не выше 75 °С - для всех систем, указанных в подпунктах «а» и «б».

2.3. В помещениях детских дошкольных учреждений температура горячей воды, подаваемой к водоразборной арматуре душей и умывальников, не должна превышать 37 °С.

2.4. На предприятиях общественного питания и для других водопотребителей, которым необходима горячая вода с температурой, выше указанной в п. 2.2, следует для подогрева воды предусматривать местные водонагреватели….».

Таким образом, целесообразными практическими способами съема информации о водопотреблении могут быть:

  • передача импульсов напряжения (тока), соответствующих строго определенному количеству потребленной воды (например, 0,01 м3/имп), с частотой, пропорциональной интенсивности потребления (для холодной воды);
  • передача импульсов напряжения (тока), соответствующих строго определенному количеству потребленной воды (например, 0,01 м3/имп), а также ее температуры, с частотой, пропорциональной интенсивности потребления (для горячей воды). При этом на принимающей стороне необходимо дополнительно иметь вычислитель по алгоритму (1.4) для оценки объемов энергопотребления;
  • передача интегрального (суммарного) значения потребленного объема холодной и горячей воды в виде двоичного кода с частотой, определяемой потребителем информации и задачами, для решения которых она используется (применительно к приборам учета с вычислителями).

В первом и втором случаях расход потребления   определяется простым суммированием количества импульсов с умножением суммы на «цену деления» одного импульса   с применением внешнего вычислителя. В третьем случае указанная операция осуществляется внутренним вычислителем прибора учета, а передаче подлежит только суммарный за некоторое время расход или статистические данные по расходу за некоторый момент времени в виде двоичного кода.

Литература:

  1. Постановление Правительства Москвы от 10 февраля 2004 г. N 77-ПП «О мерах по улучшению системы учета водопотребления и совершенствованию расчетов за холодную, горячую воду и тепловую энергию в жилых зданиях и объектах социальной сферы города Москвы» (с изменениями от 25 мая 2004 г.).
  2. СНиП 2.04.01-85. Внутренний водопровод и канализация зданий.
^ Наверх