Нано-фотогальванические элементы

Современные здания – конечные потребители, получающие энергию от электростанций. Необходимо в корне пересмотреть эту ситуацию и понять могут ли здания сами стать электростанциями? Идеальным решением для 2050 г. стал бы город, самостоятельно снабжающий себя энергией, город без электростанций, без потребности в ископаемом топливе, без выброса углекислого газа, без глобального потепления. Научная фантастика или реалистичный взгляд? Ответом может стать освоение самого мощного источника энергии нашей Вселенной – Солнца.

Одна из самых серьёзных проблем настоящего времени – необходимость уменьшить нашу зависимость от ископаемых видов топлива. Существует большое количество возобновляемых источников энергии, но Солнце стоит особняком – за один час Земля получает от Солнца достаточно энергии, чтобы обеспечить нашу планету на целый год. Технология освоения солнечной энергии не нова – несколько поколений боролись за возможность её эффективного использования.

Город Фрайбург (Германия) стал центром развития гелиотехнологий, в особенности фотогальванических элементов, а Фрайбургский Институт солнечной энергии – один из ведущих в этом направлении. Солнечные панели установлены повсюду: от футбольного стадиона до целого квартала домов (Quartier Vauban), функционирующих как мини-электростанции. Все 58 домов этого района и граничащее с ним офисное здание построены в рамках новой концепции «активного дома», то есть они производят больше энергии, чем потребляют. Еженедельник Wirtschaftswoche назвал его «самым энергетически современным поселком Европы» (рис. 4.38.).

Рисунок 4.38. «Солнечный город» Фрайбург

Главной экологической новинкой стал «вращающийся зелёный дом» «Гелиотроп», признанный специалистами одним из самых экологичных домов в мире (рис. 4.39.). Мало того, что дом этот стоит всего лишь на одной «ножке», он ещё и медленно поворачивается вслед за солнцем. Таким образом, огромные солнечные батареи на крыше дома воспринимают максимум энергии.

Рисунок 4.39. «Вращающийся зелёный дом» «Гелиотроп»

Фрейбург – невероятно успешный экологический эксперимент, доказывающий, что использование солнечной энергии возможно, однако непомерно высокая цена сдерживает повсеместное внедрение гелиотехнологий.

Большинство фотогальванических элементов состоит из двух слоев силикона, проложенных между металлическими полосками. Ультрачистый промышленный силикон – дорогостоящий материал, стоимостью до 450 $ за кг. Высокая первоначальная стоимость установки силиконовых солнечных батарей мешает распространению этой технологии.

Современные нанотехнологии позволяют использовать абсолютно иные материалы (гораздо более дешевые, чем силикон) для производства солнечных элементов. Один из самых изобилующих и дешёвых материалов во вселенной – углерод. Для производства фотогальванических элементов используется особый тип углерода под названием фуллерен – вещество, находящееся на передовой новой науки «нанотехнологии» – науки всего маленького.

Термином «фуллерены» называют замкнутые молекулы углерода типа С60, С70, С76, С84, в которых все атомы находятся на сферической или сфероидальной поверхности. В этих молекулах атомы углерода расположены в вершинах правильных шестиугольников или пятиугольников, которые покрывают поверхность сферы или сфероида. Центральное место среди фуллеренов занимает молекула С60, которая характеризуется наибольшей симметрией и как следствие наибольшей стабильностью. Любопытно, что по своей форме молекула С60 напоминает футбольный мяч, который также имеет форму Архимедового усеченного икосаэдра (рис. 4.40.).

Рисунок 4.40. Фуллерен

Наномасштаб очень специфичен для материалов, поэтому, когда добираешься до такого крошеного размера, свойства материалов изменяются. Толщина человеческого волоса 10000 нанометров, толщина ДНК всего 2 нанометра. Работа с такими масштабами вызывает серьёзные осложнения.

Эффективность традиционных силиконовых батарей около 15 %, а нано-фотогальванические элементы улавливают только 6 % попадающей на них энергии. Для повышения эффективности планируется использовать одно из уникальных свойств фуллирена – изменение размера его частиц вызывает изменение цвета. Цвет материала указывает, насколько хорошо он поглощает свет, который в фотогальваническом элементе преобразуется в электричество. Солнечные батареи на основе наноматериалов могут питать определённые устройства, например, часы или калькуляторы, или даже мобильные телефоны, потому что уже обладают 5–6 % эффективностью. Но чтобы добиться достаточной эффективности для питания целого здания, необходимо улучшить этот показатель в 2–3 раза. К 2050 г. учёные планируют повысить КПД нано-фотогальванических элементов до 20 %.

Поистине революционная технология. В отличие от своих силиконовых предшественников нано-фотогальванические элементы более легкие и более гибкие. Благодаря тому, что новое поколение солнечных батарей гораздо меньше по размеру, возможности их применения буквально безграничны. Их можно будет применять в автомобилях, одежде и даже красках. Строения будущего, покрытые нано-фотогальваническими красками любого цвета (по нашему выбору) смогут поставлять энергию в наши дома.

Снижения выбросов углекислого газа в результате внедрения нано-фотогальванических элементов оценивается в 51 %, что делает эту идею весьма перспективным направлением в решении проблемы энергосбережения в будущем.

РАЗДЕЛ 5

СИСТЕМЫ И УЗЛЫ УЧЕТА РАСХОДА ЭНЕРГОРЕСУРСОВ

5.1. Общие положения и вопросы учета энергоресурсов

Требования к экономии и рациональному использованию тепловой энергии, расходу жидкого и газообразного топлива сегодня в России воз­ведены в ранг государственной политики.

В этой связи одной из важнейших в области энергосбережения стала проблема создания надежных, с требуемой точностью, средств измерений. Актуальной остается проблема создания приборов, достаточно простых в эксплуатации и по ценам, доступным основной массе российских потребителей.

Сегодня российский рынок средств измерений наполнен большим количеством измерительных приборов, выпускаемых как зарубежными фирмами, так и отечественными предприятиями, но, к сожалению, имеющих в отдельных случаях сомнительные показатели качества, которые требуют проверки.

Для защиты прав потребителей от некачественной продукции в Рос­сии введена обязательная сертификация. Разрешительными органами про­водятся испытания каждого типа приборов независимо от места выпуска и предназначения. В случае положительных результатов испытаний выдает­ся сертификат утверждения типа средства измерения, который является документом, разрешающим применение данного средства измерения в России. Его назначение, основные технические и эксплуатационные характеристики приведены в обязательном приложении к сертификату. В последнее время наблюдается рост расхода энергоресурсов, вызванный приростом объемов валового внутреннего продукта, улучшением качества жизни населения.

Каждым потребителем (это может быть предприятие или объект коммунального хозяйства, это может быть квартиросъемщик или хозяин дома и т.д.) сегодня ставятся вопросы: нужен ли прибор, который бы учи­тывал расход энергоресурсов, какие средства измерения выпускаются, ка­ковы их технические характеристики, надежность, во что обойдется установка прибора, эксплуатация, имеется ли сервисное обслуживание и кто его осуществляет, даст ли установка приборов экономическую выгоду?

При использовании какого-либо метода измерения расхода среды необходимо связать скорость среды с определенными физическими характеристиками среды, которые имеют однозначную зависимость от ее скорости и которые могут быть измерены приборами. Широко применяемыми для измерения расхода различных сред являются следующие методы:

- переменного перепада давления среды на сужающем устройстве;

- вихревой;

- гидродинамический;

- тахометрический;

- силовой.

В числе методов, пригодных для измерения расхода главным обра­зом жидкостей, используются:

- ультразвуковой;

- электромагнитный.

Следует учитывать, что подтверждение показателей энергетической эффективности проводят на различных стадиях жизненного цикла продукции. Оно включает в себя в общем случае операции по определению потребления (потерь) энергии при разработке и изготовлении изделий; по контролю экономичности энерго­потребления изготовляемых, изготовленных, модернизированных и отремонтированных изделий; оценке экономичности энергопотребления изделий при эксплуатации; проверке соответствия показателей энергетиче­ской эффективности нормативным требованиям независимыми организа­циями, в том числе при сертификации.

Объектами подтверждения показателей энергетической эффективно­сти являются все изделия, при использования которых по назначению применяется топливо или различного вида энергия .

При учете энергоресурсов важно осуществить рациональный выбор оборудования и приборов, обеспечивающих учет энергоресурсов. Из всего комплекса параметров, измеряемых при учете энергоресурсов, наиболее значимым является расход среды. Расходомеры характеризуются набором технических, метрологических и эксплуатационных характеристик. К чис­лу технических характеристик можно отнести следующие :

- • метод измерения расхода;

- • соответствие допустимых параметров расходомера характеристи­кам измеряемой (давление, температура, влажность, запыленность потока и др.) и внешней (температура, давление, влажность, взрывоопасная среда, наличие электромагнитных полей и др.) сред;

- диапазон диаметров расходомера;

- рабочий диапазон расхода;

- динамический диапазон расхода (отношение минимального расхода к максимальному при условии соблюдения требуемой точности измерений);

- требования к протяженности прямолинейных участков до и после первичного преобразователя расхода, установленного на трубопроводе;

- тип выходного сигнала (аналоговый, дискретный и пр.);

- необходимость энергопитания.

К числу метрологических характеристик относятся:

- значение основной и дополнительной погрешности;

- метод поверки и межповерочный интервал;

- возможность раздельной поверки расходомера, являющегося компонентом измерительной системы (поверка расходомера теплосчетчика возможна только как поверка единого средства измерения).

К числу эксплуатационных характеристик относятся:

- необходимость проведения регламентных работ по обслуживанию средства измерения;

- метод поверки расходомера: проливной, требующий поверки расходомера на специальном стенде, и беспроливной, позволяющий поверить расходомер без демонтажа первичного преобразователя.

Использование для учета энергоресурсов конкретных приборов или систем требует определенных эксплуатационных затрат. В то же время при организации учета энергоресурсов, особенно в условиях коммерческого учета, существенное значение имеет оценка возможных потерь, обуслов­ленных определенной неточностью измерения расхода энергоресурсов, и возможных потерь, обусловленных потерей работоспособности оборудо­вания узла учета тепловой энергии.

Потеря дав­ления среды на измерительном участке и в первичном преобразователе вы­зывает дополнительные затраты мощности нагнетателя (насоса, компрес­сора и других устройств). Затраты, связанные с поверкой средств измере­ний, рассчитаем средними за десятилетний период эксплуатации, посколь­ку межповерочный интервал колеблется от одного года до 5 - 10 лет.

В целом при практическом выборе и использовании систем и узлов учета энергоресурсов кроме стоимостных следует учитывать и ряд других критериев, которые целесообразно принимать к рассмотрению и выделять в зависимости от конкретных условий эксплуатации: организационные, нормативные, эксплуатационные (для определенной системы теплоснабжения), технические, метрологические, интерфейсные, эксплуатационные (с точки зрения обслуживания оборудования), адаптационные.

Использование средств учета и регулирования расхода энергоресурсов в жилищно-коммунальном хозяйстве

Проблемы и масштабы энергетических затрат в жилищно-коммунальном хозяйстве широко известны. Одна из особенностей здесь - условия конкретного региона (субъекта федерации, крупного населенного пункта и т.д.). Эти особенности могут заметно влиять на выбор конкрет­ных узлов учета расхода энергоресурсов, масштабы их использования для поквартирного учета, порядок согласования их установки и правил обслу­живания и многое другое.

При сборе данных в разных регионах учета расхо­да тепла на отопление и горячее водоснабжение (без осуществления каких-либо работ по экономии энергии) показал, что предъявленный и оплачи­ваемый расход тепла по жилому фонду превышает фактический на 25 -30 %. Например, фактический расход горячей воды по учреж­дениям здравоохранения оказался в 2 - 3 раза меньше предъявляемого к оплате. Надо учитывать и то, что уменьшение оплачиваемого количества горячей и холодной воды сокращает также затраты на канализацию стоков. По оценке организаций, устанавливающих теплосчетчики, затраты на их установку возмещаются за период от двух до шести месяцев. Однако наря­ду с примерами существенного снижения платы за тепло и воду можно привести примеры, когда платежи не снижаются или снижаются в гораздо более скромных размерах. Все зависит от того, насколько успешно удается энергоснабжающей организации списывать на потребителя свои утечки и потери .

Таким образом, установка теплосчетчиков целесообразна по сле­дующим причинам:

- упорядочивание расчетов и исключение необоснованных плате­жей. После установки приборов вы можете быть уверены, что платите только за то тепло, которое потребляете;

- хотя установка приборов учета не создает экономии, она является первым необходимым шагом в программе мероприятий по экономии энер­гии. Без учета потребления энергоресурсов невозможно ни планировать, ни реализовать, ни контролировать проводимые мероприятия по энерго­сбережению;

- принципиальное положение Федерального закона «Об энергосбе­режении» о всеобщем переходе на приборный учет энергоресурсов мед­ленно, но неуклонно реализуется во множестве федеральных и региональ­ных нормативов, предусматривающих (кроме прочего) введение льгот и поощрений, с одной стороны, и санкции и штрафов - с другой.

Функциональная номенклатура приборов, необходимых для реали­зации приборного учета тепла и теплоносителей, включает в себя расходо­меры пара, счетчики воды (горячей и холодной), счетчики пара, теплосчет­чики, вычислители, распределители затрат тепла, датчики температуры, манометры, дифманометры.

Кроме того, для выполнения функций регистрации учитываемых па­раметров во времени в ряде случаев могут оказаться необходимыми тай­меры и принтеры.

Ключевую роль в этой номенклатуре играют приборы измерения расхода теплоносителей и количества тепла. В первичных преобразовате­лях этих приборов используются разнообразные методы измерения. В на­стоящее время выпускаются приборы измерения расхода и количества (счетчики) теплоносителей, основанные на методе переменного перепада (дифманометрические) с сужающими устройствами разного типа и с ин­тегрирующими трубками. Широко применяются тахометрические приборы с преобразователями крыльчатого и турбинного типа. Все большее приме­нение находят электромагнитные преобразователи расхода с полем возбу­ждения, охватывающим канал, и с преобразователями локального типа; ультразвуковые с времяимпульсными, доплеровскими и корреляционными преобразователями; вихревые с различными способами съема пульсации. В последнее время начинают применяться для этой цели кориолисовые преобразователи с прямыми и изогнутыми мерными участками труб, а также приборы, использующие струйные генераторные преобразователи.

Решение проблемы приборного обеспечения энергосбережения на­чинается с выбора номенклатуры приборов учета. При этом необходимо для каждого конкретного случая выбрать оптимальный метод измерения и тип прибора.

Выбирая метод измерения расхода, необходимо учесть:

- ограничения длин прямолинейных участков для установки приборов;

- минимальное измеряемое значение скорости течения теплоносителя;

- требуемый динамический диапазон измерения;

- ограничения по возможным потерям давления в системе;

- вероятность наличия в воде различных примесей (абразива, окали­ны, пузырьков воздуха и т.д.),

- вероятность наличия в воде примесей, ведущих к образованию пленки или осадка на внутренней поверхности трубы.

Большое разнообразие приборов, рекомендованных к применению для коммерческого учета (счетчиков-расходомеров - около 100, тепло­счетчиков - более 90 и более 20 вычислителей), также осложняет выбор конкретного типа.

Выбирая конкретный тип прибора, следует учесть:

- необходимый диапазон измерения;

- требуемую точность;

- условия эксплуатации прибора (температура окружающей среды, влажность и запыленность воздуха, наличие внешнего электромагнитного поля и т. п.);

- условия монтажа (длина прямолинейного участка, расстояние от датчика до вторичного прибора, пространственная ориентация и т.п.);

- необходимость выполнения и вид дополнительных функций;

- наличие средств периодической поверки;

- продолжительность межповерочного интервала;

- срок службы;

- цену.

Коммерческими, т.е. принятыми для расчетов между поставщиком (продавцом) и покупателем (потребителем тепла и воды), признаются при­боры, удовлетворяющие следующим требованиям:

- прибор внесен в Госреестр РФ средств измерений;

- прибор должен иметь клеймо, подтверждающее срок очередной по­верки;

- погрешность прибора находится в пределах установленных норм точности измерений;

- область применения прибора, указанная в заводском паспорте, со­ответствует реальным условиям использования (например, прибор для из­мерения расхода холодной воды не может быть применен для измерения расхода горячей воды);

- диапазон измерений, указанный в паспорте прибора (максималь­ный и минимальный расход теплоносителя), соответствует режимам, ука­занным' в технических условиях энергоснабжающей организации;

- электрическая часть средств и систем измерения тепловой энергии и теплоносителя, использующих электроэнергию с напряжением выше 36 В, соответствует правилам техники безопасности при эксплуатации электроустановок.

Надо отметить, что оборудование, используемое для коммерческого учета энергоносителей, должно иметь сертификат Фе­дерального агентства по техническому регулированию и метрологии (должно быть внесено в Госреестр средств измерений РФ).

5.2. Приборы учета холодной и горячей воды

Для коммерческого учета холодной и горячей воды, как правило, применяются счетчики воды с механическим принципом действия. Чувст­вительным элементом этих приборов является роторное устройство, рас­положенное в потоке воды, протекающей через прибор. Крутящий момент, создаваемый потоком воды, посредством магнитных полумуфт от турбинки (крыльчатки) передается на счетный механизм, снабженный роликовым и стрелочными индикаторами. Счетчики выпускаются на диаметры услов­ного прохода от 15 до 250 мм.

Рисунок 5.1. Тахометрический (турбинный) расходомер

Для долгосрочной и надежной работы дан­ных счетчиков необходима установка перед ними механических и магнитомеханических фильтров. К достоинствам следует отнести низкую стоимость, не требуется электропитание, широкий диапазон измерений. А к недостаткам – гидравлическое сопротивление, надежность, погрешность измерений.

Рисунок 5.2 . Тахометрический (крыльчатый) расходомер

Кроме описанных типов для учета расхода воды могут быть исполь­зованы расходомеры-счетчики воды других принципов действия: электро­магнитные, вихревые, ультразвуковые, корреляционные. Принцип дейст­вия электромагнитного счетчика, например типа ИПРЭ-3, основан на том, что при прохождении электропроводной жидкости через магнитное поле в ней, как в движущемся проводнике, наводится электродвижущая сила, пропорциональная средней скорости потока (расхода жидкости).

Рисунок 5.3. Индукционные расходомеры

В основу работы ультразвуковых счетчиков заложен импульсный метод измерений. Счетчики являются реверсивными по направлению потока. Обработка измеряемой информации осуществляется микропроцессором. Расходомеры-счетчики этих типов для трубопроводов с диаметром от 10 до 400 мм имеют более высокую стоимость, но обладают рядом преимуществ:

- отсутствием механических движущихся частей в потоке воде;

- незначительным гидравлическим сопротивлением;

- возможностью работы на трубопроводах большего диаметра;

- отсутствием необходимости установки магнитомеханических фильтров, вносящих дополнительное гидравлическое сопротивление.

Рисунок 5.4. Виды ультразвуковых расходомеров

5.3. Приборы учета тепловой энергии

Наверное, не следует обсуждать актуальность проблемы эффектив­ного использования тепловой энергии. Необходимо акцентировать внима­ние на той роли, которую играют в решении данной проблемы приборы коммерческого учета. Предоставляемая ими информация является основа­нием для финансовых расчетов между поставщиком и потребителем энер­гии, стимулируя как того, так и другого к проведению мероприятий по энергосбережению. Существующий спрос на подобные приборы определя­ет и предложение: на рынке представлен весьма широкий диапазон средств учета, различных как по функциям и возможностям, так и по цене.

Нормативно-правовой основой учета являются «Правила учета тепловой энергии и теплоносителя», утвержденные Минтопэнерго РФ 12 сентября 1995 г. В настоящее время ведется работа над новой редакцией данного документа.

Учет тепловой энергии осуществляется путем измерения ряда пара­метров теплоносителя и вычисления на основе измерений количества от­пускаемой или потребляемой энергии. Прибор или комплект приборов, выполняющий названные функции, называется счетчиком тепловой энер­гии. Как правило, в его состав входят первичные измерительные преобразователи и тепловычислитель. Последний способен рассчитывать количество теплоты на основе входной информации о физических параметрах (масса, температура и давление теплоносителя), которую ему предостав­ляют первичные преобразователи в виде электрических величин.

Необходимость применения для учета тепловой энергии именно ком­плектов приборов, а также многообразие представленных на рынке вычис­лителей, расходомеров и т.п. могут создать определенные трудности при выборе потребителем необходимого ему оборудования. Выбор должен быть основан на следующих критериях: метрологических характеристиках, качестве изготовления, надежности работы, удобстве эксплуатации и об­служивания, сервисных возможностях, соотношении «цена/качество».

Рисунок 5.5. Теплосчетчик (комплект)

Так же выбор приборов учета происходит из расчета потребляемой тепловой нагрузки .

Потребитель с тепловой нагрузкой до 0,1 Гкал/ч. Для такого типа потребителей наиболее подходят счетчики, состоящие из механических (крыльчатых или турбинных) расходомеров, малогабаритных вычислите­лей и платиновых термометров. К таким приборам можно отнести Мегатрон («Теплоизмеритель», Россия), СПТ961К («Логика», Россия), СТЗ («Тепловодомер», Россия); Picocal (Дания).

Потребитель с тепловой нагрузкой от 0,1 до 0,5 Гкал/ч. Для этих потребителей, по нашему опыту и в соответствии с действующими Прави­лами, наиболее подходят теплосчетчики, состоящие из турбинных или электромагнитных расходомеров, вычислителей и платиновых термомет­ров. К таким теплосчетчикам можно отнести СПТ941К и СПТ961К («Ло­гика», Санкт-Петербург), ТС-03М (Арзамасский ПЗ), ТСТ-1 («Маяк», Озерск).

Достоинствами этих теплосчетчиков являются высокая надежность, наличие часовых, суточных и месячных архивов, вывод на принтер или компьютер отчетных данных, возможность построения различных схем учета.

Потребители с тепловой нагрузкой более 0,5 Гкал/ч. Для этих потребителей могут быть рекомендованы помимо вышеупоминавшихся счетчиков СПТ961К и ТСТ-1 такие приборы, как Таран Т («Флоу-спектр», Об­нинск), ТС-06-6 (Арзамасский ПЗ), Multical III UF («Тепловодомер», Мы­тищи), которые построены на базе электромагнитных и ультразвуковых расходомеров. В качестве ультразвуковых расходомеров можно рекомен­довать приборы UFM001 и ДРК-С, обладающие высокими техническими характеристиками и показателями надежности. Эти расходомеры могут использоваться на трубопроводах диаметрами условного прохода от 50 до 4000 мм. Обязательным условием при установке расходомеров UFM001 является наличие прямого участка трубопровода большой длины перед расходомером.

При необходимости в составе оборудования узла учета могут быть использованы датчики давления теплоносителя. Указанные типы счетчи­ков имеют большие возможности:

- часовые, суточные и месячные энергонезависимые архивы;

- вывод информации на принтер и компьютер;

- съем информации через оптический порт вычислителя при помощи переносного компьютера;

- возможность передачи информации по телефонным линиям связи;

- работа в сети сбора и передачи информации и др.

Кроме того, в узлах учета тепловой энергии используются теплоконтроллеры «ТЕКОН» («Крейт», Екатеринбург), которые способны, в зави­симости от исполнения, обслуживать от 4 до 15 объектов. Все типы указанных счетчиков имеют свои особенности, которые необходимо учиты­вать при выборе.

Приборы для учета отпускаемой тепловой энергии

Согласно действующим Правилам учета, у поставщика тепла необ­ходимо производить измерение и регистрацию расхода, температуры и давления теплоносителя. Как правило, отпуск тепловой энергии осуществляется по трубопроводам большого диаметра, поэтому здесь можно реко­мендовать к применению счетчики, построенные на базе ультразвуковых расходомеров или сужающих устройств с датчиками перепада давления. При измерении расхода по методу переменного перепада к тепловычислителю (например, СПТ961 К) может быть подключено до трех датчиков пе­репада давления для расширения диапазона измерения.

5.4. Приборы регулирования для систем отопления и горячего водоснабжения

В настоящее время для широкого круга потребителей все более акту­альной становится задача контроля и регулирования параметров энерго­снабжения, грамотное решение которой дает возможность оптимизировать потребление энергии, а также существенно сократить платежи за пользо­вание источниками энергии. До недавнего времени для решения этих задач использовалось зарубежное оборудование, которое сейчас стало практиче­ски недоступно.

Регуляторы для систем отопления и ГВС подразделяются на два ос­новных типа: регуляторы прямого действия и регуляторы электронные. Ре­гуляторы прямого действия служат для поддержания постоянного значе­ния одного параметра, например расхода воды, температуры воды, давле­ния или перепада давлений воды. Электронные регуляторы предназначены для реализации более сложных задач и выполнения сразу нескольких функций, например поддержания заданного режима теплоснабжения объ­екта в зависимости от температуры наружного воздуха. Кроме того, эти приборы выполняют обычно следующие функции;

- предотвращение превышения температуры теплоносителя в обрат­ном трубопроводе;

- коррекцию температурного графика по желанию пользователя;

- снижение на заданное время температурного графика (для эконо­мии потребления энергии в нерабочее время и т.д.).

На рынке большинства регионов представлены следующие типы данного оборудования:

- регуляторы прямого действия - РТЦГВ, РТ-ДО, РТП-М, РД-НО,

- РР-НО, РРТЭ-3, РТВ, УРРД, RTD;

- регуляторы электронные - ТРМ-1, 5, 10; ТРМ12; ТРМ32; ТРМЗЗ.

Радиаторные термостаты

Радиаторный термостат - простой и надежный прибор для автомати­ческого поддержания комфортной температуры воздуха в помещении. Термостат устанавливается в системе отопления здания перед отопитель­ным прибором любого типа на трубе, подающей в него горячую воду. Термостат позволяет избежать перегрева помещений в переходный период года. Температура в помещении поддерживается путем изменения расхода воды через отопительный прибор. Изменение расхода воды происходит за счет перемещения штока клапана сильфоном, автоматически изменяющим свой объем даже при незначительном изменении температуры окружаю­щего воздуха. Удлинению сильфона при изменении температуры противо­действует пружина, усилие которой регулируется поворотом настроечной рукоятки. Термостаты позволяют сэкономить в среднем 20 % тепла на ото­пление за счет компенсации тепловыделений от солнечных лучей, людей, электробытовых устройств, обеспечивая комфортную температуру возду­ха. Радиаторные термостаты освоены большим количеством фирм, наи­больший интерес здесь представляет продукция отечественных производи­телей - ЗАО «Тепловодомер» (Мытищи) и ЗАО «Данфосс» (Москва).

В соответствии с «Правилами учета газа» потребление газа промышленными, транспортными, сельскохозяйственными, коммунально-бытовыми и иными организациями без использования приборов учета не допускается. Учет количества газа, отпускаемого поставщиком газораспределительной организации или потребителю газа (при прямых поставках), должен осуществляться по узлам учета поставщика или потребителя газа, установленным в соответствии с требованиями действующих норм и настоящих Правил. Средства измерений, входящие в комплект узлов учета газа, должны иметь сертификат Госстандарта России об утверждении типа и проверены в органах Государственной метрологической службы.

Рисунок 5.6. Радиаторный термостат

5.5. Учет природного газа

На каждом узле учета с помощью средств измерений должны определяться:

- время работы узла учета;

- расход и количество газа в рабочих и нормальных условиях;

- среднечасовая и среднесуточная температура газа;

- среднечасовое и среднесуточное давление газа.

Пределы измерений узла учета должны обеспечивать измерение расхода и количества во всем диапазоне расхода газа, причем минимальная граница измерения расхода должна определяться исходя из предельно допустимой погрешности измерений расхода.

Для измерения объема природного газа без приведения к нормаль­ным условиям используются бытовые и промышленные счетчики газа. Бы­товые счетчики газа применяются для измерения расхода газа низкого дав­ления (до 3,5 кПа). Промышленные счетчики газа используются для изме­рения расхода газа высокого давления (до 1,6 или 7,5 МПа).

При организации учета газа с приведением его параметров к нор­мальным условиям применяются узлы учета, в состав которых входят рас­ходомер или расходомерный узел, преобразователи температуры и давле­ния, вычислитель-корректор. Для определения расхода газа могут приме­няться расходомеры (турбинные, вихревые и др.) или расходомерные узлы, основанные на методе переменного перепада. Для расширения диапазона измерения в таких узлах используют параллельное подключение к одному сужающему устройству двух–трех преобразователей перепада давления.

Основные типы приборов на нашем рынке:

- счетчики газа бытовые - СГБ, СГК;

- счетчики газа промышленные - СГ-16;

- расходомеры - СГ-16М (турбинный), ДРГ (вихревой);

- преобразователи избыточного давления - Метран-ДИ-Ех, Сапфир-ДИ-Ех, Корунд-ДИ-Ех;

- преобразователи перепада давления - Метран-ДД-Ех, Сапфир-ДД-Ех, Корунд-ДД-Ех;

- преобразователи температуры платиновые - ТПТ-1-3, ТСП-15-2, ТП9201;

- тепловычислители - СПТ761, ТЕКОН-10.

Оборудование необходимо выбирать исходя из его характеристик и возможности применения в том или ином случае.

Рисунок 5.7. Газорегуляторный пункт

5.6. Приборы учета электрической энергии

Для учета электрической энергии используются счетчики, которые подразделяются на следующие типы: индукционные и электронные; одно­фазные и трехфазные; однотарифные и двухтарифные; для учета активной и реактивной энергии; с одним и двумя направлениями учета; без выход­ного сигнала и с выходным импульсным сигналом. Для организации двух-тарифного учета электроэнергии применяются устройства переключения тарифов. Некоторые типы счетчиков, представленные на нашем рынке:

- •электронные – ЦЭ6807Б, СЭТ3, СЭТ4, УПТ 12-100;

- •индукционные – Е73С, Е73СД, Т37, Т31.

На рынке России существует довольно обширный выбор оборудования, предназначенного для учета всех видов энергоносителей. Оборудование имеет различные технические и эксплуатационные характеристики и разную стоимость. Сложнее обстоит дело с регуляторами. Здесь нет еще такого большого вы­бора приборов и, следовательно, вариантов построения систем. Но работа в этом направлении ведется, и можно надеяться, что в ближайшее время этот тип оборудования будет надлежащим образом представлен. Это даст потребителю дополнительные возможности в реализации мероприятий энергосберегающего характера и приведет к повышению энергоэффектив­ности объектов.

5.7. Системы учета энергоресурсов

Современные технологии получения, сбора и обработки информации позволяют реализовать учет энергоресурсов практически в режиме реаль­ного времени. Измерительные системы, обеспечивающие сбор, обра­ботку, хранение и передачу информации о потреблении или производстве энергоресурсов, получили название АСКУЭ - автоматизированные систе­мы контроля и учета энергоресурсов.

Структурно АСКУЭ состоят, как правило, из трех подсистем (рис. 5.8):

- подсистемы сбора первичной информации - нижний уровень АСКУЭ;

- подсистемы первичной обработки и хранения информации - сред­ний уровень АСКУЭ;

- подсистемы переработки, отображения, хранения и информацион­ного обмена – верхний уровень АСКУЭ.

Рисунок 5.8. Структура АСКУЭ

В качестве примера возможностей автоматизированных систем управления энергоресурсами приведем краткое описание АСКУЭ, разра­ботанной научно-производственной фирмой «ПРОСОФТ-Е» (инженерная компания «ПРОСОФТ-СИСТЕМС») на базе программно-технического комплекса «ЭКОМ». ПТК «ЭКОМ» внесен в Госреестр средств измерений под № 19542-00.

ПТК «ЭКОМ» обеспечивает:

- коммерческий учет электрической энергии и мощности на оптовом рынке;

- коммерческий учет отпуска (потребления) электрической, тепловой энергии и расхода энергоносителей (воды, пара, природного газа, кислоро­да, сжатого воздуха и др.);

- расчет оплаты за потребляемую энергию по многотарифной систе­ме и формирование отчетных документов;

- телеметрический контроль режимов работы электрических, тепло­вых и газовых сетей, оборудования;

- автоматическое и дистанционное управление промышленным и энергетическим оборудованием;

- данные для расчета удельных энергозатрат на единицу продукции.

На базе ПТК «ЭКОМ» реализуются сертифицированные системы коммерческого учета электроэнергии и мощности, позволяющие выйти на оптовый рынок, а также системы, осуществляющие управление всеми ви­дами энергоресурсов предприятия, - от компактных систем учета парамет­ров производства и потребления тепловой и электрической энергии ко­тельной до распределенных систем крупных производств, холдингов и ас­социаций .

РАЗДЕЛ 6