А. Г. Лупей, заст. гл. метролога філії «Невський» ВАТ «ТГК-1»
Відомо, що в даний час Некомерційне Партнерство «Російське Теплопостачання» розробляє нову редакцію «Правил обліку теплової енергії». Цілком підтримуючи таке рішення, хотілося б звернути увагу розробників нових Правил на деякі наявні проблеми з організацією обліку теплоспоживання, які слід було б вирішити в нових Правилах. Найгострішою і економічно значущою сьогодні можна вважати проблему вимірювання витоку теплоносія і несанкціонованого водорозбору за вузлом обліку споживача.
Мабуть, ніхто не візьметься стверджувати те, що у вітчизняних системах теплопостачання проблема витоку теплоносія сьогодні вирішена: витік, звичайно ж, є (дефекти трубопроводів, зварних швів, негерметичні сальники, діряві прокладки і т.д.), і несанкціонований відбір теплоносія з систем опалення (наприклад, на госп. потреби) теж є. І тут бажання теплопостачальних організацій (ТСО) вимірювати витік цілком зрозуміло і обгрунтовано: якщо відбір теплоносія має місце бути, то його (відбір) необхідно вимірювати і, відповідно, оплачувати.
Для вирішення цього завдання «Правила обліку теплової енергії і теплоносія» (Правила-95) містять вимогу, відповідно до якого в вузлі обліку споживача необхідно «контролювати витік» відповідно до вираження (1)
Mут = (М1 - М2) - МГВС
і оплачувати сумарне споживання тепла відповідно до відомої формулою 3.1 Правил-95:
Q = Qи + (Мут + МГВС) × (h2-hхв).
Неважко бачити, що у формулі (2)
Qи = М1 × (h1 - h2), а Мут + МГВС = М1 - М2.
Отже, Правила-95 наказують споживачам вести комерційний облік сумарного теплоспоживання за формулою (3)
Q = М1 × (h1 - h2) + (М1 - М2) × (h2 - hхв),
що в точності відповідає відомій формулі (4) тепло прийшло мінус тепло пішло, тобто
Q = Q1 - Q2 = M1 × (h1 - hхв) - M2 × (h2 - hхв).
Сьогодні більшість теплолічильників російських споживачів на вимогу Правил-95 і за підтримки ТСО (адже дійсно хочеться, щоб витік була виміряна і оплачена!) Налаштовані на ведення комерційного обліку сумарного теплоспоживання саме за формулою (4).
На жаль, ця формула принципово не придатна для застосування у більшості споживачів, оскільки на практиці вона не забезпечує вимір витоку і сумарного теплоспоживання зі скільки-небудь прийнятною точністю. Більш того, застосування формули (4) призводить до того, що результати вимірювань маси теплоносія і енергії, що відбираються з системи теплоспоживання, виявляються значно заниженими, а виміряна таким чином «витік» в більшості випадків виявляється в тій чи іншій мірі негативною (виміряна в закритій системі різниця мас М1 - М2 <0). Следовательно, по результатам такого «учета» потребитель превращается в поставщика теплоносителя и тепловой энергии (потребитель как бы подпитывает внешнюю теплосеть горячей водой и, сам того не желая, берет на себя роль источника теплоты), что приводит к заметным финансовым убыткам ТСО и росту водных и тепловых небалансов в системе «источник-теплосеть-потребители».
На підтвердження сказаного звернемо увагу на статистику, що наочно демонструє безуспішність спроб вимірювати витік (тобто різниця мас М1 - М2) в вузлах обліку споживачів.
У таблиці 1 наведені показання 87-й трьохканальних теплолічильників, відібраних випадковим чином з більшою вибірки і містять результати вимірювань маси теплоносія на тепловому вводі (М1 і М2), а також показання лічильника МГВС, встановленого на трубопроводі гарячого водопостачання (ГВП). З таблиці 1 видно, що тільки у 16-і споживачів з 87-и витік Мут = (М1 - М2) - МГВС> 0; всього у цих споживачів виміряна Мут = + 303 т. У решти 71 споживачів виміряна витік виявилася негативною і в сумі склала - 2671 т.
З таблиці 1 знаходимо, що більшість теплолічильників (82% від загального обсягу вибірки) зафіксували витік негативну, і ця негативна витік виявилася в 8,8 рази більше витоку позитивної. Більш того, у п'яти споживачів сума Мут + МГВС також виміряна як негативна, незважаючи на наявність тих чи інших обсягів споживання гарячої води в системі ГВП.
Таким чином, ТСО, виконуючи вимоги Правил-95 по контролю витоку і бажаючи отримати законні гроші за цей витік, виявилася фінансово покарана тричі:
- * Ніякої позитивної витоку Мут = (М1 - М2) - МГВС ці теплолічильники в цілому не виміряли і, споживачі, відповідно, нічого не заплатили ні за нормативну витік, ні за витік фактичну (якщо така, звичайно, мала місце);
- * Кількість відібраного в системах ГВС теплоносія і, відповідно, теплової енергії, витраченої в системах ГВС споживачів, виявилося занижено на 14% (в системах ГВС витрачено 16 906 т гарячої води, а оплачено по різниці мас dM = М1 - М2 тільки 14 541 т );
- * Теплолічильники. виконуючи вимірювання за формулою (4), зменшили виміряну теплову енергію опалення на величину, рівну тепловому еквіваленту 2 368 тонн виміряної негативною витоку.
Спостереження за роботою безлічі комерційних вузлів обліку, встановлених в С.-Петербурзі, Москві та інших російських містах, дають всі підстави стверджувати, що ніколи вимірювання різниці мас dM = M1 - M2 не можуть бути виконані з точністю, скільки-небудь прийнятної для комерційних розрахунків . І навіть в тих рідкісних випадках, коли витратоміри М1 і М2 дійсно мають високу фактичної точністю, результати вимірювання різниці мас М1 - М2 завжди виявляються настільки не точні, що говорити про виконання «комерційних» вимірювань просто не доводиться.
З огляду на особливу значущість для майбутніх Правил проблеми вимірювання різниці мас на висновках тепломагістралей і комерційних перетинах в точках перепродажу теплоенергії та теплоносія, наведемо приклад того, як при наявності у вузлі обліку високоточних витратомірів М1 і М2 результати вимірювань dM = M1 - M2 = МГВС + Мут виявляються вкрай незадовільними.
Мал. 1. Зміна в часі виміряних часових мас М1 і М2 і їх різниці dM = M1 - M2 на тепловому вводі споживача
На рис. 1 показано, яким чином змінювалися в часі годинні маси М1 і М2 і їх різниці dM = M1 - M2 на вводі Бізнес-центру, в якому здійснюється відбір теплоносія в систему ГВП. Тут видно, що фактичне споживання тепла в Бізнес-центрі невелика: в систему опалення подається теплоносій з витратою 1,5 - 2 т / год, а в систему ГВП по робочих днях в окремі години відбирається кілька десятків кілограм гарячої води (до деяких денні години - до 70 - 100 кг за годину).
Дані годинного архіву цього лічильника теплової енергії свідчать про те, що тут для підрахунку сумарного теплоспоживання (опалення, плюс ГВП, плюс витоку) застосовується формула (4), тобто Q = Q1 - Q2 = M1 × (h1 - hхв) - M2 × (h2 - hхв).
З рис. 1 також випливає, що у вихідні дні і в нічні години у даного споживача МГВС = 0, отже, в ці періоди часу вимірюється різниця мас M1 - M2 = Мут, і ця «витік» стабільно становить мінус 4 - 6 кг за годину (виконується умова М1 <М2).
Виникає питання: а чи багато це чи мало з метрологічної точки зору - мати на даному об'єкті за результатами вимірювань негативну витік на рівні мінус 4 - 6 кг за годину?
Мал. 2. Зміна в часі відносного розбіжності каналів вимірювань часових мас М1 і М2 в закритій системі
Разом з тим, досить незначне і цілком допустимий негативне неузгодженість пари витратомірів М1 і М2 призвело до того, що вимірюється тут різниця мас dM = M1 - M2 виявилася заниженою в середньому на 0,0046 т за кожен з 835-ї години роботи вузла обліку, а загальне заниження різниці мас за аналізовані 835 годин роботи лічильника теплової енергії склало 835 × 0,0046 = 3,841 т.
Всього ж за показаннями лічильника теплової енергії виміряна і оплачено dM = 0,235 т теплоносія. Отже, результат обліку теплоносія і теплової енергії, що відбираються в систему ГВП, виявився занижений в 3,841 / 0,235 = 16 разів! І це при тому, що тут ми маємо справу з надвисокою ступенем узгодження каналів вимірювань М1 і М2, яка в діючих вузлах обліку зустрічається надзвичайно рідко!
Причина такого великого неуспіху в вимірі різниці мас високоточними витратомірами очевидна: це вимога Правил-95 «контролювати витік» і природне бажання ТСО отримати плату за можливий витік і несанкціонований водоразбор поза системою ГВП.
Звичайно ж, всіх цих фінансових неприємностей ТСО могла б уникнути, якби домовилася зі споживачем «трошки» відійти від вимог Правил-95 «контролювати витік» і перемкнула цей теплосчетчик з формули (4), шістнадцятикратний занизити результати комерційного обліку, на абсолютно необхідну в даному випадку формулу (5)
Q = Qот + Qгвс = М2 × (h1 - h2) + МГВС × (h1 - hхв).
Дійсно, якби облік тут здійснювався за формулою (5), то ТСО цілком законним чином виграла б (вірніше, не втратила) тричі:
* По-перше, тепло опалення було б розраховане не по формулі Правил-95 [Qот1 = М1 × (h1 - h2)], а за формулою Qот2 = М2 × (h1 - h2); тут потрібно згадати, що в багатьох (якщо не в усіх) країнах витратоміри теплолічильників завжди встановлюються саме в зворотний трубопровід, а не в що подає, тобто підрахунок теплоспоживання ведеться за формулою Q = M2 × (h1 - h2), але ніяк не по формулі Правил-95 Qи = M1 × (h1 - h2); і, якщо в більшості випадків на практиці М2> M1, то і Qот2> Qот1, що має бути вигідним будь ТСО;
* По-друге, найпростіший крильчасті лічильник Ду15, встановлений в трубопроводі ГВП і підключений до теплолічильника, показав би споживання гарячої води МГВС = 4,076 тонн з похибкою ± 2%, а не сьогоднішні dM = M1 - M2 = 0,235 тонн з грандіозною помилкою в - 1600%;
* По-третє, за нині застосовується формулою (4) постачальник заплатив споживачеві гроші за 3 841 кг негативною витоку, а міг би отримати гроші з споживача за нормативну витік, оскільки за формулою (5) витік взагалі не вимірюється.
Це призводить до необхідності при відсутності вимірювань Мут оплачувати величину нормативної витоку каламутна, що вказується в договорі теплопостачання і розраховується відповідно до СНиП 2.04.07-86. Зазначені СНиП (див. Зміна №1) встановлюють розмір каламутна на рівні 7,5 л / год на кожен м3 обсягу мереж і внутрішніх систем, що належать споживачеві.
У зв'язку з цим представляється надзвичайно важливим і необхідним, щоб нові Правила містили вказівки на практичне застосування формули (5) в вузлах комерційного обліку з обов'язковою оплатою споживачами нормативної витоку.
Відомо, що у відкритих системах теплопостачання найбільшу кількість гарячої води споживають житлові будинки - за статистикою в житлових будинках С.-Петербурга з кожних 100 т теплоносія, що надійшов в будинок по подаючому трубопроводі, в системах ГВС витрачається 10 - 20 т теплоносія, тобто . відносний водоразбор становить 10 - 20% від М1.
Мал. 3. Зміна в часі виміряних часових мас М1 і М2 і їх різниці dM = M1 - M2 на тепловому вводі житлового будинок
Цей корисний (передбачений договором теплопостачання) водоразбор можна виміряти двояко: безпосередньо лічильником гарячої води МГВС з похибкою ± (1 - 2)% і непрямим чином, як різниця мас dM = M1 - M2. З якою точністю буде вимірюватися різниця мас dM, якщо для вимірювання мас М1 і М2 застосувати лічильники з допустимою похибкою, що дорівнює, наприклад, ± 2%?
Мал. 4. Зміна похибки вимірювання різниці часових мас М1 і М2 від величини dM = M1 - M2
Мал. 4 переконливо свідчить про те, що навіть при наявності в житловому будинку порівняно великого відбору теплоносія в систему ГВП точність вимірювань різниці мас М1 - М2 дуже невисока: максимальні (вечірні) годинні обсяги споживання гарячої води тут виміряні з похибкою 12 - 40%, ранкові та денні різниці мас вимірюються з похибкою 12 - 50%, а допустима похибка незначних (нічних) величин dM = M1 - M2 становить сотні відсотків (див. також рис. 5 і 6).
Розрахунки показують, що в даному випадку навіть при наявності досить значного середнього відносного водорозбору (11,6% від М1) середньозважена допустима похибка вимірювання різниці мас (dM = M1 - M2 = 2 054 т) склала ± 33%. Звичайно ж, похибка комерційного обліку в ± 33% не може вважатися прийнятною ні для споживача, ні для постачальника.
Мал. 5. Зміна похибки вимірювання різниці часових мас dM = M1 - M2 з плином часу
Мал. 6. Залежність похибки вимірювання різниці часових мас від dM = M1 - M2
Цю похибку можна без праці зменшити в 16,5-33 рази (з 33% до 1 - 2%), застосувавши в даному вузлі обліку для підрахунку теплоспоживання формулу (5) замість формули (4) і відмовившись від спроби вимірювати можливий витік теплоносія.
Тому дуже важливо, щоб нові «Правила обліку теплової енергії» звернули увагу на проблему вкрай низькою точності вимірювання різниці мас на теплових вводах споживачів і «узаконили» формулу (5) для комерційних вузлів обліку теплоспоживання.