CC BY
17
УДК 621.317 А.А. Попов ОмГТУ, Омск
СПОСОБ УЧЁТА ПОТРЕБЛЕНИЯ ТЕПЛА В МНОГОКВАРТИРНЫХ ДОМАХ
A.A. Popov
Omsk State Technical University (OSTU)
THE WAY THE ACCOUNT OF CONSUMPTION OF HEAT IN MULTIROOM HOUSES
The developed way allows to make the account of size of consumption of heat for each subscriber, irrespective of distributing pipes of system of heating and thus takes into account type of heating devices used in apartments.
В последнее время все более остро встает вопрос оплаты коммунальных услуг потребителями. В западных странах уже давно применяется индивидуальный учет всех энергоресурсов. В России же при отсутствии индивидуальных счетчиков прибегают к расчетному определению потребления, к вычислению так называемого норматива. Норматив - эта средняя величина энергопотребления, определенная для конкретной местности. Однако эта средняя величина является зачастую завышенной с целью покрытия неравномерности потребления или выравнивания небаланса [1].
В рамках данной работы рассмотрена проблема учета потребления и распределения тепловой энергии между квартирами.
На сегодняшний день наиболее популярным способом решения задачи поквартирного учета потребляемого тепла заключается в установке единого теплосчетчика на многоквартирный дом, по показаниям которого осуществляется расчет с теплоснабжающей организацией, и распределение суммарного потребленного количества тепла по квартирам по более или менее объективному критерию. Этим критерием может быть площадь квартиры или ее объем.
Приборный учет тепла в квартире представляется возможным лишь в случае горизонтальной разводки системы отопления в доме. В этом случае устанавливается классический счетчик тепла на вводе квартиру. Основной проблемой в этом случае остается небаланс расхода тепла по дому (отопление мест общего пользования). Получение общей картины теплопотребления по дому требует объединения всех индивидуальных теплосчетчиков в единую систему. Кроме того, горизонтальные системы отопления скорее редкость, чем правило. Большая часть жилого фонда, оборудована вертикальной разводкой, при которой установка таких теплосчетчиков будет нерентабельной.
К настоящему времени уже разработаны системы учета и распределения тепловой энергии, адаптированные к российским условиям
эксплуатации. Одна из таких систем была предложена [2] и внедрена в пилотную эксплуатацию в г. Омске. Эта система может быть установлена для учета потребления тепла многоквартирным домом с последующим определением доли потребления каждой отдельной квартирой.
Предложенный способ предусматривает измерение общедомового потребления тепла, которое определяет теплосчётчик в соответствии с формулой
т 2
Одом =| О ■ (Н1 - к2) ' С1) т1
где Одом - количество теплоты, потреблённое домом; О - расход теплоносителя; И1,И2 - значения удельной энтальпии теплоносителя на входе и на выходе из дома.
Из уравнения теплового баланса
п
Одом = 10. , (2) 1=1
где О. - количество теплоты, потреблённое 1-й квартирой, находят средний общедомовой коэффициент теплоотдачи аср
аср =-Одом-, (3)
ср п
^ЛТг ■ Бг ■т 1=1
где т - продолжительность потребления тепла; ЛТ) - разность значений температуры на поверхности каждого источника тепла и окружающей его среды; Б. - площадь теплоотдающей поверхности квартирных источников тепла.
С помощью этого коэффициента затем рассчитывают потребления тепла каждой квартирой по формуле распределения
0г = асрЛТг ■ Бг ■т. (4)
Данная методика позволяет достаточно корректно поквартирно распределять теплопотребление в многоквартирном доме. Справедливость такого метода тем выше, чем более идентичны характеристики установленных отопительных приборов.
Однако, разные типы отопительных приборов обладают различными характеристиками и коэффициентами теплоотдачи. Это обстоятельство может
быть учтено путем введения корректирующего коэффициента, характеризующего эксплуатационные особенности применяемых отопительных приборов, а также их тип.
В данной работе рассматривается способ определения потребления тепла локальными потребителями в многоквартирном доме с максимальной точностью, обусловленной учетом всех типов отопительных приборов, установленных в каждой квартире, а также независимо от типа разводки системы отопления (вертикальная, горизонтальная, лучевая.
Указанная цель и технический результат достигаются следующим образом.
В формулу Ньютона для конвективного теплообмена вводится коэффициент тепловой эффективности отопительного прибора, который учитывает различные их типы. Для каждого типа отопительного прибора должен быть известен коэффициент тепловой эффективности.
Тогда выделенное каждым отопительным прибором количество теплоты определяется выражением
а, = /г-аСр - $ЛТ-т, (5)
где /3, - индивидуальный коэффициент тепловой эффективности каждого отопительного прибора. Этот коэффициент определяется по следующей формуле:
Рг = ^, (6) чо
где чг - номинальная плотность теплового потока на поверхности г-го отопительного прибора, чо - плотность теплового потока на поверхности базового отопительного прибора.
Из (6) видно, что параметры любого отопительного прибора, установленного у квартиросъемщика, можно привести к параметрам базового с помощью безразмерного коэффициента тепловой эффективности.
В качестве базового лучше выбрать тот тип отопительного прибора, который установлен в данном доме в наибольшем количестве.
В этом случае с помощью найденного среднего коэффициента теплоотдачи аСр будет более точно определено количество теплоты,
отданное отопительными приборами, установленными в квартирах.
Введя значение / г , можно не только откорректировать величину потребления тепла каждым отопительным прибором в любой квартире. Кроме этого произойдет перерасчет среднего значения коэффициента теплоотдачи, который находят с учетом уравнения теплового баланса по формуле (3).
Предлагаемый способ в экспериментальном варианте использован в информационно-измерительной системе определения расхода тепла в 80-ти
квартирном многоэтажном доме в феврале-мае 2007 года в г. Омске. Способ подтвердил высокую эффективность и корректность определения расхода тепла по каждой квартире.
Рассмотрим данную методику на примере использования трех различных радиаторов: российского МС-140, итальянского Calidor Super и немецкого Arbonia. Их номинальные тепловые потоки и площади поверхностей теплоотдачи приведены в табл. 1.
Примем общедомовое потребление тепла равное 1 Мкал в час (что составляет 1,163 кВт), разность значений температуры для всех отопительных приборов равной 40 °С, промежуток времени - 1 час.
Определим коэффициенты теплоотдачи и теплопотребления способом, приведенным в Патенте РФ № 2138029. Далее, используя формулы (2), (5), (6), определим значения коэффициентов теплоотдачи, тепловой эффективности и теплопотребления. Данные действия проведем в двух вариантах: когда в качестве базового отопительного прибора выступают МС-140-500 и Arbonia 2050-500. Полученные данные внесем в табл. 2.
Таблица 1. Параметры отопительных приборов, необходимых для расчета
плотности теплового потока
Наименование отопительного прибора Номинальный тепловой поток, кВт Площадь теплоотдачи, м2
МС-140-500 0,1850 0,244
Calidor Super 0,1940 0,480
Arbonia 2050-500 0,0935 0,144
Таблица 2. Расчетные значения тепловой эффективности
Тип отопительного прибора Значения без учета коэффициента тепловой эффективности отопительного прибора Значения с учетом коэффициента тепловой эффективности отопительного прибора
&ср, Вт м2 ■ К теплопотре бление, Вт Базовый МС-140-500 Базовый Arbonia 2050-500
&ср, Вт м2 ■ К Рг теплопотре бление, Вт &ср, Вт м2 ■ К Рг теплопот ребление, Вт
МС-140-500 33,4965 326,9280 46,6616 1 455,4172 39.9496 1,168 455,4172
Calidor Super 643,1320 0,533 477,0495 0,623 477,0495
Arbonia 2050-500 192,9401 0,856 229,8430 1 229,8430
Сравнивая полученные значения с рассчитанными ранее можно сделать вывод, что независимо от выбора базового типа радиатора значения расхода по каждому отопительному прибору получаются одинаковыми.
Таким образом, предлагаемая методика позволяет производить более корректно распределение тепловой энергии между отопительными приборами. Кроме того, данный метод корректировки не требует дополнительных затрат на стендовые испытания. Он лишь уточняет значения индивидуального потребления, не внося дополнительных погрешностей в измерения.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Никитина, С.В. Поквартирный учет и регулирование тепла: обзор существующего оборудования и способов учета / С.В. Никитина // Энергосбережение. -2003. - № 2. - С. 40-43.
2. Пат. 2138029 Российская Федерация, МПК 6 G 01 К 17/08 Способ определения расхода тепла локальными потребителями, входящими в объединённую систему потребителей тепла / В.С. Казачков; опубл. 20.09.1999, Бюл. № 26. - 4 е.: 1ил.
© А.А. Попов, 2009
