В среде специалистов сформировано единое мнение о том, какие решения для систем отопления жилых зданий являются оптимальными с точки зрения энергосбережения. В общих чертах они сводятся к следующему:

  • горизонтальная поквартирная разводка трубопроводов системы отопления (для многоквартирных зданий);
  • устройство автоматизированного индивидуального теплового пункта (ИТП) на вводе в дом с обязательным погодным регулированием;
  • установка общедомового узла учёта тепловой энергии на вводе в дом;
  • автоматические балансировочные клапаны на отводе от стояка на этаж или в квартиру;
  • термостатические регуляторы на каждом отопительном приборе в отапливаемых помещениях;
  • индивидуальные приборы учёта (квартирные теплосчётчики) на вводе системы отопления в каждую квартиру.

При этом комплектации индивидуального теплового пункта, общедомового узла учёта, модели теплосчётчиков и терморегуляторов могут различаться в зависимости от особенностей каждого объекта, пожеланий и финансовых возможностей заказчика. Однако мы бы хотели остановиться подробнее на индивидуальном учёте, являющемся важнейшей составной частью общего решения. В нём играют роль несколько ключевых факторов, влияющих на его эффективность.

В соответствии с законодательством РФ, все индивидуальные приборы учёта, применяемые в жилых домах, должны быть сертифицированы и внесены в Государственный реестр средств измерений. И, что бы мы ни говорили о деталях, главное требование, которое предъявляется к теплосчётчику как к средству измерения — это получение достоверной измерительной информации длительное время, в реальных условиях эксплуатации и с заданной нормированной точностью.

Доступные передовые технологии для современного энергосберегающего дома . 4/2016. Фото 1

Пожалуй, единственной технологией измерения, позволяющей теплосчётчику работать экономически обоснованное время (несколько межповерочных интервалов) без метрологических сбоев, является ультразвуковой принцип измерения расхода

До последнего времени наиболее привычными, доступными по цене и широко распространёнными на рынке квартирными теплосчётчиками являлись механические теплосчётчики, в которых используется вращающийся крыльчатый механизм для измерения расхода теплоносителя в трубопроводе.

Однако практика использования индивидуальных приборов учёта тепловой энергии показывает, что, пожалуй, единственной технологией измерения, позволяющей теплосчётчику работать экономически обоснованное время (несколько межповерочных интервалов) без метрологических сбоев является ультразвуковой принцип измерения расхода.

Приборы, основанные на этой технологии, имеют исключительную метрологическую стабильность и устойчивость к химически агрессивному, а часто и очень загрязнённому теплоносителю.

Действительно, с точки зрения конструкции по сравнению с механическими приборами, в ультразвуковом теплосчётчике нет движущихся частей, нет критически нагруженных элементов способных быстро изнашиваться, менять характер своей работы, ломаться. Часто такие теплосчётчики называют статическими, так как движется только ультразвуковой сигнал (коротковолновое звуковое возмущение среды), которое преодолевает расстояние от одного отражателя к другому по направлению движения теплоносителя и в обратном направлении (рис. 1).

Механические теплосчётчики, принцип действия которых основан на вращении крыльчатки под действием потока воды в трубопроводе, к сожалению, весьма подвержены интенсивному воздействию измеряемой среды, которая имеет достаточно высокую температуру (до 95 °C) и химический состав, часто далеко выходящий за рамки установленных требований. По сути, глядя правде в глаза, такие приборы являются одноразовыми. Уже в начальный период своей эксплуатации они с большой вероятностью получают скрытый метрологический сбой, то есть выходят за пределы допустимой погрешности измерений.

Но потребитель этого не видит, так как у него нет инструмента, позволяющего оценить работу прибора. Только серьёзные изменения в счетах на оплату теплопотребления могут вызвать неприятные вопросы. Проработав межповерочный интервал в четыре-шесть лет, такие счётчики с большой вероятностью уже не проходят очередную поверку и не могут быть далее использованы как средство измерения. Потребитель вынужден покупать новый прибор, с которым вся история вновь может повториться. Таким образом, за средний установленный срок службы теплосчётчика в 10-12 лет потребителю приходится один-два раза производить замену теплосчётчика на новый прибор, что весьма недёшево и экономически не обосновано.

В отличие от механических приборов современный ультразвуковой теплосчётчик может уверено работать несколько межповерочных интервалов, а это, как правило, 12 и более лет. Ультразвуковые технологии позволяют реализовать в приборе непрерывную глубокую самодиагностику, обеспечивающую постоянный контроль за качеством измерения. При выпуске теплосчётчика из производства делается как бы снимок ультразвукового волнового пакета нового прибора, фиксируются и запоминаются в памяти теплосчётчика его основные значимые параметры. В последующем процессе эксплуатации прибор в процессе измерения каждые несколько секунд сравнивает характеристики текущего ультразвукового сигнала с сохранённым в памяти снимком. При существенном расхождении параметров сигнала в результате прохождения диагностического теста будет выдаваться сообщение о критическом изменении ультразвукового сигнала. Это означает, что теплосчётчик, возможно, уже вышел за рамки допустимой погрешности и требует проверки и обслуживания.

Доступные передовые технологии для современного энергосберегающего дома . 4/2016. Фото 2

Механические теплосчётчики, к сожалению, весьма подвержены интенсивному воздействию измеряемой среды. По сути, такие приборы являются одноразовыми

Конечно, такая функция прибора не может заменить его очередной плановой поверки в лаборатории, но в тоже время даёт уверенность, что в течение межповерочного интервала теплосчётчик работает корректно, а жилец платит только за фактически потреблённую тепловую энергию. Со стороны управляющей компании такая функция позволяет аргументированно общаться с жильцом, детально проверяя обоснованность его претензий по поводу уровня потребления тепловой энергии.

Тем не менее, в процессе работы любого средства измерения может возникнуть ситуация, когда после длительного периода эксплуатации оно выходит за предельно допустимые нормированные погрешности измерения. Для ультразвуковых теплосчётчиков такие ситуации редки, но всё же не исключены. В подавляющем большинстве случаев такой прибор уже не может эксплуатироваться и подлежит утилизации. Однако некоторые ультразвуковые приборы, в том числе теплосчётчики Danfoss SonoSelect 10 (рис. 2), могут быть перекалиброваны в поверяющей лаборатории (ЦСМ), их кривая погрешности может быть возвращена в зону допустимых значений и теплосчётчик после проведения поверочных тестов может снова продолжать свою работу. Это создаёт дополнительные возможности для продления срока службы прибора.

Эффективность энергосбережения определяется двумя факторами: эффективным регулированием и точным учётом. Эффективное регулирование тепла в помещениях означает максимально гибкое «отсечение» его избыточного потребления при сохранении комфорта для находящихся в них людей. Именно эта функция реализована в термостатических регуляторах, которые поддерживают заданную самим потребителем температуру в помещении путём непрерывного автоматического снижения или увеличения расхода теплоносителя через отопительный прибор. Как следствие, расход теплоносителя в трубопроводах квартиры динамично меняется в пределах от нулевых до максимальных возможных значений.

Все эти изменения должны быть точно отслежены квартирным теплосчётчиком. Особенно критичными для измерений являются осенние и весенние периоды «перетопов», когда терморегуляторы снижают расход в батареях до значений ниже 15-20 л/ч, но при этом разности температур в подающем и обратном трубопроводах остаются достаточно существенными (10-15 °C). Это означает, что, несмотря на малый расход теплоносителя, квартира всё же потребляет тепло, которое должно быть измерено.

В таких условиях эксплуатации к теплосчётчику предъявляются достаточно жёсткие требования: он должен быть способен метрологически качественно измерять потреблённую энергию при очень малых расходах теплоносителя. В полной мере данному требованию отвечают только ультразвуковые приборы учёта. Приборы данного типа способны регистрировать движение теплоносителя начиная уже с расхода 1 л/ч и измерять расход с точностью, соответствующей «классу 2» по ГОСТ Р ЕН 1434-2011 «Теплосчётчики» уже начиная с 6 л/ч. Такая точность измерения расхода теплоносителя в квартире позволяет избежать ситуаций, когда потребление тепла в части квартир дома просто-напросто «не улавливается» квартирными теплосчётчиками, и оплаты за это неучтённое тепло при сведении баланса падают на соседей. При постоянно растущих тарифах на тепло эти цифры необоснованных переплат могут оказаться весьма и весьма значительными.

Ещё одной важной особенностью ультразвуковых приборов является крайне низкое энергопотребление. Несмотря на высокую скорость измерения расхода (например, измерение объёмного расхода теплоносителя в теплосчётчике SonoSelect 10 происходит каждую секунду, что повышает точность измерения объёма потреблённого теплоносителя) такой прибор может работать от стандартной литиевой батареи исключительное длительное время, до 17 лет, то есть весь реальный срок службы теплосчётчика. Естественно, это удобно для потребителя, которому уже не надо задумываться о периодической замене источника питания, платить дополнительные деньги за саму батарею и её замену.

Бесспорно, необходимой опцией для современных приборов учёта является возможность диспетчеризации. Подключение ультразвуковых теплосчётчиков к сети диспетчеризации (автоматизированного дистанционного сбора данных) осуществляется через коммуникационные модули связи, которые подсоединяются к теплосчётчику. По желанию заказчика прибор может поставляться с уже встроенными модулями.

Доступные передовые технологии для современного энергосберегающего дома . 4/2016. Фото 3

Измерительные приборы, основанные на современной ультразвуковой технологии, имеют исключительную метрологическую стабильность и устойчивость к химически агрессивному, а часто и очень загрязнённому теплоносителю

Основные широко используемые в настоящее время модули: M-Bus, RS485, радиомодуль WM-Bus, а также модуль импульсного выхода. Пример схемы реализации M-Bus диспетчеризации представлен на рис. 3.

Повсеместный переход от механических теплосчётчиков к более совершенным ультразвуковым приборам в индивидуальном учёте тепловой энергии является на сегодняшний день важным мировым, да и российским трендом. У нас в России эта тенденция заметно запоздала из-за достаточно высокой цены ультразвуковых приборов учёта, что в наших сегодняшних реалиях особенно критично для потребителя. Однако время не стоит на месте, ультразвуковые технологии развиваются, становятся совершеннее, экономичнее, доступнее для застройщика и для конечного потребителя.

Ярким примером того, как высокотехнологичный ультразвуковой теплосчётчик практически сравнивается в цене с обычными механическими приборами, являются новые теплосчётчики компании Danfoss SonoSafe 10 и SonoSelect 10, цена на которые уже не выше, а во многих случаях и ниже цен на широко распространённые приборы учёта с механическим принципом измерения.

Доступные передовые технологии для современного энергосберегающего дома . 4/2016. Фото 4