Оценка величины потребления тепловой энергии

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

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

В этот раз мы рассмотрим решение задачи прогнозирования потребления тепловой энергии на основе показаний тех же приборов учета.

Решение задачи прогнозирования теплопотребления объекта необходимо для определения объемов потребления тепловой энергии в предстоящих периодах времени либо в прошедших, когда узел учета по какой-то причине не работал.

Заинтересованной стороной в получении подобных результатов могут быть потребители или энергосервисные компании, которым интересно спрогнозировать теплопотребление объекта в будущем после внедрения на нем энергосберегающих мероприятий. А также энергоснабжающие организации – с целью контроля за энергопотреблением на предмет достоверности учета у потребителей, а также для получения информации о фактической тепловой нагрузке объекта.

Каждый объект, потребляющий тепловую энергию на нужды отопления, обладает некоторой весьма статичной характеристикой, описывающей его тепловую нагрузку, а если немного проще, то способностью терять тепло в зависимости от температуры наружного воздуха – чем на улице холоднее, тем больше необходимо объекту тепловой энергии, чтобы возмещать свои тепловые потери для поддержания комфортной и примерно постоянной температуры внутри своих помещений. Эта характеристика является статичной в том смысле, что просто так быстро изменить ее нельзя, для этого потребуются весьма значительные капитальные затраты по утеплению периметра здания, установке хорошей тепловой автоматики в ИТП для регулирования и т. д. Именно поэтому она является очень информативной для разного рода анализа теплопотребления.

Математически эта характеристика описывается функциональной зависимостью: Q = F (Т_нв) (1), где Q – это количество потребляемой тепловой энергии, Гкал, Тнв – температура наружного воздуха, °C.

Для построения и анализа этой зависимости следует использовать суточные архивы. Пример подобной зависимости приведен на рис. 1.

Рисунок 1. Характеристика теплопотребления объекта

Как видно из приведенной диаграммы, эта зависимость является очень близкой к линейной. Данный факт позволяет автоматически контролировать качество выполнения измерений приборами узла учета вкупе с соблюдением необходимого режима теплоснабжения: чем меньше рассеяние фактических точек вокруг линии тренда, тем выше качество измерений и соблюдение режима теплопотребления

Если в уравнение линии тренда этой зависимости подставить значение расчетной температуры наружного воздуха, которое используется для проектирования зданий в соответствующем регионе, то можно получить фактическую тепловую нагрузку объекта.

В связи со статичностью данной характеристики ресурсоснабжающие организации могут выполнять по ней контроль за невмешательством в работу приборов учета на стороне потребителей. Если в предыдущие периоды времени эта характеристика имела одни параметры, которые потом вдруг резко изменились в сторону уменьшения потребления, но при этом на объекте реально не выполнялись никакие энергосберегающие мероприятия, то это почти наверняка означает, что было произведено какое-то вмешательство в работу приборов учета с целью фальсификации их показаний в меньшую сторону. В противном случае, если произошло изменение этой характеристики в сторону увеличения, это может означать несанкционированное подключение дополнительной нагрузки.

Для подобного анализа необходимо иметь в наличии либо суточные архивы работы приборов учета на объекте, либо зафиксированные где-то в БД параметры соответствующей линии тренда за предыдущий отопительный период. А затем, например, ежемесячно в течение отопительного периода выполнять сравнение текущей характеристики теплопотребления с архивной и предпринимать необходимые меры при выявлении их существенного различия, начиная, например, от отклонения 10 %.

Если же на объекте были выполнены энергосберегающие мероприятия, а до этого была зафиксирована его тепловая характеристика, то сравнивая ее и полученную вновь, уже после выполнения мероприятий по энергосбережению, можно достаточно точно оценить реальный полученный эффект и срок окупаемости мероприятий по энергосбережению. Пример соответствующего анализа приведен на рис. 2.

Рисунок 2. Сравнение характеристик объекта до и после выполнения мероприятий по энергосбережению

Здесь красным точкам и линии тренда соответствует состояние объекта до проведения энергосберегающих мероприятий, а синим – после их осуществления. В данном случае эффект от мероприятий по энергосбережению обеспечил примерно 10 %-ное снижение потребления тепла для точки Т_нв = 0 °C.

При использовании описанной выше характеристики теплопотребления объекта необходимо понимать следующее:

• Данная характеристика является статистической функцией, достоверность которой тем выше, чем больше данных было использовано при ее вычислении. Ее почти наверняка невозможно эффективно использовать для всего отопительного периода, если она была получена по результатам измерений всего одной-двух недель или даже месяца.
• Являясь по своей сути статистической функцией, эта характеристика может давать очень точные результаты только на интервалах времени примерно той же продолжительности, что и тот, на котором она получена. Это означает, что характеристика теплопотребления объекта, полученная по достоверным результатам измерений в течение отопительного периода, будет давать в дальнейшем очень точные данные о потреблении этого объекта в течение как минимум нескольких последующих лет – с отклонениями не более ±1 %, но в целом за аналогичный период – тоже за отопительный период (если, конечно, в течение данного времени не изменятся характеристики самого объекта). Это утверждение проверено многократно в течение многих лет и может быть в любой момент подтверждено реальными данными.
• На интервалах времени продолжительностью примерно месяц точность прогнозирования снижается, но остается еще вполне приемлемой и не превышает погрешности, установленной действующими «Правилами коммерческого учета тепловой энергии и теплоносителя», равной 4–5 %. Это означает, что характеристика теплопотребления объекта, полученная по результатам целого отопительного периода прошлых лет, может с хорошим приближением применяться и для месячных интервалов (отчетных периодов) будущих лет.

Доводилось слышать мнение, что использование этой тепловой характеристики объекта весьма ограниченно из-за низкого уровня ее достоверности, поскольку в большинстве случаев величина критерия R² оказывается недостаточно высокой. Это действительно имеет место, но только в случае низкого уровня достоверности показаний приборов учета, который может быть проверен и подтвержден или опровергнут другими методами.

www.termotronic.ru