Приборный учет количества использованной водопроводно-канализационной продукции в жилых зданиях

А. П. Свинцов, д-р техн. наук, проф., Российский университет дружбы народов

 

Приборный учет количества продукции водопроводно-канализационных предприятий является одним из важнейших аспектов повышения экономической эффективности ее реализации в жилищном фонде. Сложившаяся в городах схема управления водоснабжением жилых зданий (в том числе горячим и холодным) формировалась в течение многих десятилетий без использования общедомовых и квартирных счетчиков. Необходимость повышения экономической эффективности реализации продукции водопроводно-канализационных предприятий обусловила установку счетчиков воды на водопроводных вводах в дома, перед водонагревателями центральных тепловых пунктов, а также в квартирах потребителей. В федеральной целевой программе «Обеспечение населения России питьевой водой», принятой постановлением правительства России № 292 от 06.03.1998 года, в качестве первого этапа определена необходимость решения задачи экономии воды, что невозможно сделать без надлежащего учета водопотребления непосредственно в квартирах.

Счетчики воды сами по себе не являются водосберегающими устройствами. Их основное назначение – учет количества использованной потребителями водопроводно-канализационной продукции. Счетчики воды могут стать устройствами, стимулирующими рациональное водопотребление, только если они будут установлены непосредственно у потребителей в квартирах, а также в комплексе с условиями оплаты использованного количества продукции водоснабжения и водоотведения. Это подтверждается многочисленными экспериментальными исследованиями и данными регулярных наблюдений в микрорайонах-новостройках Москвы, где системы водоснабжения жилых зданий оснащены счетчиками воды в квартирах и на водопроводных вводах в дома. Как показали многочисленные исследования, установка счетчиков воды только на вводах в жилые дома и плата собственниками домов по показаниям этих приборов не влияет на экономию воды.

Приборный учет количества воды, потребляемой в жилых зданиях, в условиях плановой экономики практически полностью отсутствовал, а плата за пользование системами водоснабжения и водоотведения производилась, в основном, по усредненным нормативам, отражавшим реальную ситуацию с той или иной степенью обоснованности и достоверности. При этом развитие систем водоснабжения ориентировано на обеспечение все возрастающего водопотребления, а не на удовлетворение потребностей населения в воде.

По мере реализации реформы жилищно-коммунального хозяйства и формирования в России новых принципов построения экономических отношений между поставщиками и потребителями продукции водоснабжения и водоотведения возрастает необходимость применения приборов учета в жилых зданиях для обеспечения объективности и обоснованности взаимных денежных расчетов.

В настоящее время во многих городах идет работа по налаживанию учета водопотребления в эксплуатируемых жилых зданиях путем установки счетчиков не только на общих вводах (для нескольких зданий, например, в ЦТП), но и на водопроводных вводах в каждое здание, а также индивидуально у потребителей в квартирах. В этих условиях очень важно, чтобы счетчики воды по своим метрологическим показателям отвечали условиям эксплуатации, иногда существенно отличающимся от стандартных, для которых предусмотрена точность, указанная в паспорте на прибор. В этой связи весьма существенным является обеспечение достоверности получаемой информации, которая определяется надежностью работы приборов учета и их метрологическими характеристиками.

В одном из московских микрорайонов в течение многих лет учет водопотребления в четырех 5-этажных зданиях, системы водоснабжения которых присоединены к одному вводу, производился по счетчику типа ВСХ-80, установленному в ЦТП. Расчеты с населением производились по установленному общегородскому тарифу, а затем по средним значениям приборных измерений водопотребления в четырех зданиях с общим количеством жителей  536 человек. Для улучшения учета потребления воды силами МГП «Мосводоканал» на водопроводных вводах в каждое здание были установлены счетчики холодной воды типа ВСХ-50 и для учета количества горячей воды установлен счетчик воды типа ВСХ-50 перед водонагревателем в ЦТП (рис. 1). После этого выполнены представительные по времени наблюдения за потреблением воды (более 15 суток) с использованием самопишущих приборов (7 суток).

Рисунок 1. Схема учета водопотребления в микрорайоне с ЦТП 1 – ул. Планетная, д. 42 (5 этажей, 60 квартир, 131 человек); 2 – ул. Планетная, д. 40 (5 этажей, 60 квартир, 135 человек); 3 – ул. Планетная, д. 38 (5 этажей, 56 квартир, 135 человек); 4 – ул.. Черняховского, д. 14 (5 этажей, 56 квартир, 135 человек); 5 – ГВС общая; 6 – ХВС общая; 7 – бойлер

В результате наблюдений установлено, что сумма показаний счетчиков ВСХ-50, установленных в каждом доме, существенно отличается от показаний общего счетчика воды ВСХ-80, установленного в ЦТП на весь микрорайон. Ошибка учета потребления холодной воды составляет 13,6 %, а ошибка учета общего расхода воды – 8,1 %.

Для выяснения причин большого расхождения результатов измерений «Инспекцией по рациональному использованию воды при МГП "Мосводоканал"» при консультациях и непосредственном участии автора проведены поверочные расчеты и испытания счетчиков воды. Поверочные испытания счетчиков воды показали, что прибор на общем вводе соответствует требованиям ГОСТ и работает в пределах допустимых погрешностей. В то же время счетчик ВСХ-50 на одном из вводов и счетчик ВСХ-50 перед водонагревателем не соответствуют требованиям ГОСТ (рис. 2).

Рисунок 2. Поверочные графики счетчиков воды типа ВСХ-50 1 – ул. Планетная, д. 38; 2 – ул. Планетная, д. 42; 3 – перед бойлером; 4 – ул. Планетная, д. 40; 5 – ул. Черняховского, д. 14; 6 – допустимая погрешность

В результате поверочного расчета установлено, что счетчик воды ВСХ-80 (на общем вводе в ЦТП) и счетчик ВСХ-50, установленный перед бойлером, соответствуют эксплуатационным условиям и их показаниям можно доверять (после замены некачественного счетчика перед бойлером). Счетчики ВСХ-50, установленные на вводах в дома, работают в условиях, значительно отличающихся от тех, при которых допускают минимальную погрешность. Графики, построенные на основании расшифровки показаний самопишущих приборов на одном из вводов в жилые дома исследуемого микрорайона, наглядно иллюстрируют метрологические условия работы прибора (рис. 3).

Рисунок 3 (подробнее)   График водопотребления в жилом доме по ул. Планетная, д. 40 и метрологическая характеристика счетчика ВСХ-50 1 – фактическое водопотребление; 2 – минимальный расход счетчика Qmin; 3 – переходный расход счетчика Qt; 4 – эксплуатационный расход счетчика Qэкспл

Фактическое максимальное водопотребление почти в 2 раза ниже переходного расхода Q_t счетчика воды и в 6 раз ниже эксплуатационного Q_экспл. Анализ графика водопотребления показывает, что он существенно отличается от графиков, характерных для жилых зданий, которым присущи два периода максимального водопотребления – дневной и вечерний.

В данном случае счетчик зарегистрировал относительно равномерное в течение суток потребление воды. В ночные часы минимального водопотребления удельные расходы воды составляют в среднем 6,48 л/(ч•чел), а в периоды максимального водопотребления – 14,8 л/(ч•чел.), т. е. всего в 2,3 раза выше ночного. При этом коэффициент часовой неравномерности водопотребления составляет k_ч = 1,5. Большие значения ночных расходов и низкий коэффициент часовой неравномерности свидетельствуют о значительных утечках. В системах внутренних водопроводов, работающих с минимальными утечками воды, коэффициент часовой неравномерности k_ч > 2.

Анализ работы счетчиков воды в эксплуатационных условиях жилых зданий показывает, что в настоящее время существует объективная необходимость внесения изменений в раздел СНиП 2.04.01–85* «Внутренний водопровод и канализация зданий», регламентирующий проектирование водоизмерительных узлов. Это обусловлено тем, что потребитель воды должен быть заинтересован в наиболее достоверном учете использованных им услуг водоснабжения и водоотведения. Расходы на электроэнергию входят в тариф на указанные услуги, предоставляемые населению.

Одной из важнейших задач налаживания приборного учета водопотребления в жилых зданиях является выбор средств измерения, который состоит в том, чтобы, во-первых, правильно выбрать тип прибора, в наибольшей степени соответствующего условиям эксплуатации, а во-вторых, правильно подобрать калибр счетчика воды, позволяющего учитывать минимальные (например, в ночные часы суток) и максимальные расходы.

В современных жилых зданиях наибольшее распространение получил тахометрический метод измерения количества воды, используемой потребителями. Тахометрические приборы (крыльчатые и турбинные счетчики) имеют большой диапазон измерений, относительно низкую стоимость, характеризуются простотой монтажа и эксплуатации. В качестве чувствительного элемента в приборах этого типа используется крыльчатка или турбинка, приводимая в движение потоком движущейся воды. Межповерочные интервалы для средств измерения, представленных на рынке, колеблются от одного года до пяти лет.

Для эффективного использования счетчиков воды с целью обеспечения объективности взаимных денежных расчетов за реально использованное количество воды они должны соответствовать тем режимам расходования воды на объектах, при которых эксплуатируются. Для лучшего соответствия требованиям потребителей счетчики воды делятся на три метрологических класса (А, В, С) в зависимости от значений Q_min и Q_t (таблица).

Таблица

Номинальный расход воды, м3/ч Класс А Класс В Класс С Qmin Qt Qmin Qt Qmin Qt Менее 15 0,04 Qn 0,1 Qn 0,02 Qn 0,08 Qn 0,01 Qn 0,015 Qn Более 15 0,08 Qn 0,3 Qn 0,03 Qn 0,2 Qn 0,006 Qn 0,015 Qn

В соответствии с требованием СНиП 2.04.01–85* для систем водоснабжения жилых зданий скоростные счетчики воды подбираются на пропуск среднечасового за сутки расхода воды, который не должен превышать эксплуатационный. Выбор диаметра условного прохода счетчика воды только на основе регламентированного верхнего предела расхода сопряжен с возможностью существенных погрешностей измерений, заложенных уже на стадии проектирования водомерного узла.

Пример 1. Для жилого 12-этажного дома с количеством жителей U = 480 человек средний часовой за сутки расход воды на общем вводе в ЦТП (холодной + горячей) составляет 7,2 м³/ч. Ближайшими типоразмерами счетчиков воды, обеспечивающими пропуск эксплуатационного расхода (по СНиП 2.04.01–85*), являются Ф40 – 6,4 м³/ч и Ф50 – 12 м³/ч. Выполняя требование СНиП о непревышении среднего часового расхода над эксплуатационным, следует принять к установке счетчик Ф50. Проверка счетчика на потери напора при пропуске максимального (расчетного) секундного расхода воды на хозяйственно-питьевые нужды (h_х-пФ50 = 4,4 > 1 м), а также при пропуске максимального (расчетного) секундного расхода воды с учетом подачи расчетного расхода воды на внутреннее пожаротушение (h_х-п+пФ50 = 9,2 < 10 м), показала, что к установке следует принять счетчик калибра 65 – 17 м³/ч. Нормативные требования выполнены: средний часовой расход воды не превышает эксплуатационный расход счетчика (7,2 < 17 м³/ч), а потери напора соответствуют нормативным требованиям (h_х-пФ65 = 0,0025 < 1 м и h_х-п+пФ65 = 0,005 < 10 м).

Если рассматривать показатели точности, с которой можно получить результаты измерений водопотребления, то для счетчика Ф65 класса В номинальный расход Q_n = 27 м³/ч, эксплуатационный Q_экспл = 17 м³/ч, минимальный Q_min = 0,75 м³/ч, переходный Q_t = 5 м³/ч. В результате средний часовой за сутки расход воды, пропускаемый через счетчик, выше переходного (7,2 > 5 м³/ч). При определении количества воды, израсходованной потребителями, целесообразно учесть не только средний часовой расход (с некоторыми естественными колебаниями), но и минимальный расход, имея в виду, что полезный расход воды в ночные часы составляет 0,2 м³/(ч•чел). В нашем случае ночной полезный расход воды составляет:

в то время как порог чувствительности счетчика не превышает 0,6 м³/ч. Расход воды в ночные часы суток

находится за пределом чувствительности счетчика воды и является, по существу, неучтенным. В условиях динамического равновесия один из субъектов рынка услуг водоснабжения и водоотведения для населения должен оплатить это количество воды. Если при выборе диаметра условного прохода счетчика руководствоваться приоритетами точности учета количества воды израсходованной потребителями, то, как показывает опыт, в подавляющем большинстве случаев это сопряжено с увеличением потерь напора.

Рассмотрим задачу подбора диаметра условного прохода счетчика воды для установки на водопроводном вводе жилого дома с количеством жителей U. Средний часовой за сутки расход воды, на который подбирается счетчик, определяется по формуле:

где q_u – норма расхода воды потребителем в средние сутки, л; для каждого дома обычно q_tax=const.

Минимальный часовой расход воды:

здесь _i – средний часовой расход воды в i-й час суток. При _чi = q_н.п. минимальный расход воды q_min= Uq_н.п.; здесь q_н.п. – полезный расход воды в ночные часы суток. Тогда величина утечек воды в ночные часы суток q^н_ут = q^н_ф  – q_н.п.; здесь q^н_ф – фактический расход воды в ночной период суток от 1 до 5 часов.

Задача заключается в подборе диаметра условного прохода счетчика воды, при котором учитывается:

– средний часовой за сутки расход воды с ошибкой e ≤ ± 2 % от номинального расхода прибора, Q_n;

– утечки воды с ошибкой e ≤ ± 5 % от номинального расхода прибора, Q_n.

Теорема 1. Если Q_t < q_tax ≤ Q_n, то ошибка измерения e ≤ ± 2 %.

Доказательство.

1. Согласно ГОСТ Р 50193.1–92 (ИСО 4064/1–77), при переходе значения расхода от Q_min к переходному Q_t   ошибка измерения составляет e = 5–2 % от номинального расхода воды Q_n. Тогда ошибка измерений e ≤ 2 % от Q_n.

2. В соответствии с требованием раздела СНиП 2.04.01–85* «Внутренний водопровод и канализация зданий», регламентирующего проектирование водоизмерительных узлов, счетчики воды подбираются на пропуск расхода, не превышающего эксплуатационный расход Q_экспл, который составляет 70–80 % от Q_n. В то же время по ГОСТ Р 50193.1–92 (ИСО 4064/1–77) при пропуске расхода, превышающего переходный Q_t, ошибка измерений e ≤ 2 % от Q_n, т. е., если , то e ≤ 2 % от Q_n. Тогда ошибка измерений e ≤ 2 % от Q_n. На основании пп. 1 и 2 теорема (1) доказана.

Теорема 2. Если минимальный часовой расход воды на объекте q_min ≥ Q_min прибора, то утечки воды в ночные часы суток будут учтены счетчиком с точностью e ≤ 5 % от Q_n.

Доказательство.

По условию , а по ГОСТ Р 50193.1–92 (ИСО 4064/1–77) при пропуске Q_min < Q_t допускается ошибка измерения e ≤ 5 % от Q_n. Тогда ошибка измерения e ≤ 5 % от Q_n по условиям ГОСТ Р 50193.1–92 (ИСО 4064/1–77).

Таким образом, теорема (2) доказана.

Пример 2. Применительно к объекту, анализируемому в примере 1, принят счетчик Ф40 класса В с номинальным расходом Q_n = 10 м³/ч, эксплуатационным  Q_экспл. = 6,4 м³/ч, минимальным Q_min = 0,16 м³/ч, переходным Q_t = 1,0 м³/ч. В результате средний часовой за сутки расход воды, пропускаемый через счетчик, несколько выше эксплуатационного (в ГОСТ 8.156–83 и ГОСТ Р 50193.1–92 (ИСО 4064/1–77) эксплуатационный расход не регламентирован) и не превышает номинального (7,2 < 10 м³/ч). В результате проверки счетчика на потери напора при пропуске максимального (расчетного) секундного расхода воды на хозяйственно-питьевые нужды установлено, что h_х-пФ40 = 15,2 > 2,5 м, а при пропуске максимального (расчетного) секундного расхода воды с учетом подачи расчетного расхода воды на внутреннее пожаротушение h_х-п+пФ40 = 32,2 > 10 м (по СНиП 2.04.01–85* это недопустимо). Но зато представляется возможным учесть минимальные расходы воды в ночные часы. Ясно, что для преодоления потерь напора требуется установка насосов большей мощности (в практике эксплуатации весьма часто установлены насосы с существенным превышением мощности по сравнению с требуемой). Тем не менее, один из субъектов рынка услуг водоснабжения и водоотведения для населения должен оплатить это количество электроэнергии.

Было бы целесообразно в разделе СНиП 2.04.01–85* «Внутренний водопровод и канализация зданий», регламентирующем проектирование водоизмерительных узлов, предусмотреть следующее дополнение:

– при проектировании узлов приборного учета водопотребления в жилых зданиях диаметр условного прохода счетчика воды следует выбирать, исходя из среднечасового за сутки расхода воды, который должен превышать переходный расход, но не должен превышать номинальный расход, принимаемый по техническому паспорту, т. е. Q_min < q_tax ≤ Q_t;

– счетчик с принятым диаметром условного прохода надлежит проверить:

а) на пропуск минимального расхода воды на объекте, который должен быть выше порога чувствительности счетчика; минимальный расход воды надлежит определять из условия, что минимальный полезный удельный часовой расход воды в ночное время суток составляет 0,2 л/ч на одного потребителя;

б) на пропуск расчетного максимального секундного расхода воды, при этом потери напора в счетчиках воды не должны превышать: 5,0 м – для крыльчатых и 2,5 – для турбинных счетчиков;

в) на пропуск максимального (расчетного) секундного расхода воды с учетом подачи расчетного расхода воды на внутреннее пожаротушение, при этом потери напора в счетчике не должны превышать 10 м.

Определение диаметра условного прохода счетчиков воды по предлагаемой схеме позволяет подбирать приборы учета с метрологическими параметрами, наиболее полно отвечающими условиям эксплуатации и режиму водопотребления на объекте, и обеспечить достоверный учет водопотребления с минимальными погрешностями.

Приборный учет водопотребления в жилых зданиях является важнейшим этапом реализации продукции предприятий водоснабжения и водоотведения, т. к. позволяет не только разрабатывать технические мероприятия по обеспечению подачи воды и отведению стоков, но и выявлять различные потребности населения в воде, режимы их проявления, интенсивность повторения. Кроме того, ориентация работы систем водоснабжения и водоотведения на удовлетворение потребностей позволит формировать соответствующую политику реализации продукции в жилищном фонде. Реализация продукции водопроводно-канализационных предприятий в соответствии с потребностями и предпочтениями населения позволяет формировать ценовую стратегию, ориентированную на обеспечение безубыточности в условиях работы на основе рыночных принципов.