О НЕОБХОДИМОСТИ РАЗРАБОТКИ
ЦЕЛОСТНОЙ КОНЦЕПЦИИ УЧЕТА ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ
Дмитрий Анисимов
Одной из наиболее интересных и «нужных» статей пятого номера журнала «Энергосбережение» за 1999 год явилась, на наш взгляд, статья Звенигородского и Лебедева «О стандартизации ...» [1]. Принимая ее как приглашение к открытому обсуждению ряда обозначенных там вопросов, мы хотели бы несколько развить тему учета тепловой энергии в плане общей концепции его организации.
Специалистам очевидно, что измерение тепловой энергии и ее учет — это далеко не одно и то же. Как известно, измерение есть нахождение значения физической величины опытным путем при помощи специальных технических средств — средств измерений; точное предписание о порядке выполнения совокупности операций, обеспечивающих измерение, называется алгоритмом измерения. В то же время учет тепловой энергии, одной из основных целей которого является «осуществление взаимных финансовых расчетов между энергоснабжающими организациями и потребителями» [2], основан, на наш взгляд, в большей степени на соглашении о способе трактовки названными сторонами результатов измерений, нежели на непосредственном использовании этих результатов. Соответственно, алгоритмы учета, как это совершенно справедливо отмечено в [1], должны устанавливаться ведомственными нормативными документами и не могут регламентироваться метрологическими стандартами.
Здесь, однако, возникает проблема соотношения «измерительного» и «процедурного» аспектов организации учета тепловой энергии. Упомянутый в [1] проект ГОСТ Р «Теплосчетчики ...» [3] определяет применяемые для учета приборы как средства измерений, что характеризует официальную концепцию организации учета, изложенную в Правилах [2]. В соответствии с данной концепцией результат измерений, осуществляемых теплосчетчиком по формуле
(1) Qи = G1 (h1 - h2),
где Qи — тепловая энергия; G1 — масса теплоносителя, поступающего в систему теплопотребления по подающему трубопроводу; h1 и h2 — энтальпия теплоносителя в подающем и обратном трубопроводах соответственно, используется при реализации вычислительного алгоритма, включающего в себя ряд дополнительных параметров, измеряемых вне локального узла учета или же принимаемых по соглашению между потребителем и поставщиком энергии:
(2) Q = Qи + Qп + (Gи + Gгв + Gу) (h2 - hхв),
где Qп — тепловые потери на участке от границы балансовой принадлежности системы теплоснабжения потребителя до его узла учета; Gи — масса сетевой воды, израсходованной потребителем на подпитку систем отопления; Gгв — масса сетевой воды, израсходованной потребителем на водоразбор; Gу — масса утечек сетевой воды; hхв — энтальпия холодной воды, израсходованной на источнике теплоты на подпитку систем теплоснабжения. В то же время, не конкретизируется, где и какими средствами должен выполняться этот оконечный алгоритм, который и является, собственно, алгоритмом учета. Естественное желание потребителя минимальными средствами максимально автоматизировать подготовку отчетности по энергопотреблению, а также вычислительные возможности современных теплосчетчиков ведут к тому, что этот алгоритм закладывается непосредственно в прибор — последний при этом должен рассматриваться, по сути, уже как прибор учета. НО: определение такового, приведенное в [2], содержит лишь упоминание о функциях накопления и хранения информации о количестве тепловой энергии и параметрах теплоносителя и не вносит ясности ни в вопрос о соотношении измерений и учета как такового, ни в вопрос о порядке реализации тех же самых функций накопления.
Вообще, первый концептуальный вопрос, с которым сталкивается разработчик средства измерений тепловой энергии, предназначенного для ее учета — это вопрос создания или выбора алгоритмического обеспечения. Кажется, что вопрос этот освещен достаточно подробно в рекомендациях МИ 2412-97 [4], где приведен ряд уравнений или, если угодно, форм записи измерительного алгоритма, сводящихся в целом к форме
(3) Qи = G1 (h1 - hхв) - G2 (h2 - hхв),
где G2 — масса теплоносителя, возвращаемого из системы теплопотребления. В то же время, и Правила [2], и проект ГОСТ Р [3] указывают для теплосчетчика (с точки зрения тех же правил — средства измерений!) лишь одно «правильное» уравнение (1). Но, с точки зрения [4], оно справедливо лишь для идеальной закрытой системы теплоснабжения. В результате прибор, сертифицированный Госстандартом как средство измерения тепловой энергии, рискует не пройти экспертизу Госэнергонадзора на предмет применимости его для учета последней.
Впрочем, ни для кого не секрет, что многие современные теплосчетчики позволяют потребителю выбрать или сконфигурировать конечный алгоритм измерений (учета?), согласовав его со своей энергоснабжающей организацией. Здесь возникает следующий концептуальный вопрос, связанный с метрологическими характеристиками приборов учета. Из текста Правил можно понять — хотя это и не указано явно, — что требования к погрешности измерения теплосчетчиком тепловой энергии Qи распространяются на случай использования алгоритма (1). Совершенно очевидно, что при тех же метрологических характеристиках каналов определения энтальпий и масс теплоносителя измерения согласно (3) будут характеризоваться другой (большей) погрешностью; что касается учета согласно (2), то здесь в связи с наличием неизмеряемых — вводимых по соглашению — параметров какие бы то ни было метрологические требования, как нам кажется, вообще неприменимы. Однако, при отсутствии четкого разделения вопросов измерений и вопросов собственно учета, но в условиях существования совершенно абстрактных требований к погрешности измерений тепловой энергии прибором ее учета ни поставщик, ни потребитель тепла зачастую не могут оценить ни физическую сущность, ни степень достоверности показаний используемых приборов. Очевидно, что данный факт, если он будет всеобще осознан, весьма негативно скажется на стимулировании энергосбережения путем внедрения средств учета. Кроме того, хочется отметить, что все вышеуказанные алгоритмы предназначены для двухтрубных систем теплопотребления — при большем количестве трубопроводов и уравнения измерений, и уравнения определения погрешностей будут иными.
Теперь следующая проблема, которая уже была упомянута выше. Расчеты за потребленное тепло производятся, как правило, на основании так называемых архивных данных, т.е. тех данных, которые теплосчетчик накапливает в результате измерений (учета?) мгновенных значений параметров теплоносителя. При этом ни действующие нормативные документы, ни их существующие проекты никоим образом не регламентируют способов и «правил» такого накопления. В результате, например, такой очевидный вопрос как «что теплосчетчик записывает в архивы, если выключают его питание», разные производители решают по-разному. Можно также рассуждать о том, что делать при отказе измерительного(ых) преобразователя(ей), при выходе значений измеряемого параметра за границы номинального диапазона преобразователя и т.п. Очевидно, что здесь можно записывать в архивы некие договорные значения, можно применять многочисленные математические или умозрительные методы аппроксимации — но результаты, а значит и счета за теплоснабжение, также будут «многочисленными».
Итак, мы считаем, что в настоящее время весьма остро стоит вопрос разработки и узаконивания целостной концепции организации учета тепловой энергии, которая должна разграничить и четко регламентировать по отдельности измерительный и процедурный аспекты учета. В соответствии с данной концепцией должны быть разработаны нормативные документы с четко определенными и непересекающимися сферами действия, что изменит в нужную сторону существующую ситуацию, в которой разработчик приборов учета не знает, каким требованиям его продукт должен соответствовать, а потребитель приборов — что от них требовать и чего ждать. Вопросы, которые сегодня решаются в различных регионах различными производителями и потребителями теплосчетчиков самостоятельно и по-разному, должны быть решены, наконец, четко и однозначно для любых случаев организации учета тепловой энергии и теплоносителя.
- Звенигородский Э. Г., Лебедев С. М. О стандартизации средств измерений для энергоресурсосбережения. Журнал «Энергосбережение», #5, 1999
- Правила учета тепловой энергии и теплоносителя / П-683. Главгосэнергонадзор, М.: Изд-во МЭИ, 1995
- Проект ГОСТ Р «Теплосчетчики для систем водяного теплоснабжения. Общие технические условия»
- МИ 2412-97. ГСИ. Водяные системы теплоснабжения. Уравнения измерения тепловой энергии и количества теплоносителя
Контакты: anisimov@teplopunkt.ru