Plumbing. Heating. Conditioning. Energy Efficiency.

Умные счетчики и отопление: как цифровизация влияет на экономию энергоресурсов

1421 1
12:45 17 January 2024

Данная статья рассматривает влияние цифровизации на эффективное использование энергоресурсов путем внедрения умных счетчиков и технологий управления отоплением. Она представляет анализ особенностей работы умных счетчиков, их воздействие на потребление энергии. Рассматриваются преимущества, вызовы и перспективы развития данного направления.

В современном мире, где энергоресурсы играют важнейшую роль в повседневной жизни, вопросы их эффективного использования становятся все более актуальными. Одним из значимых шагов в направлении управления энергопотреблением стала цифровизация. Она проникает в различные сферы нашей жизни, в том числе в сферу энергетики, предлагая инновационные решения. Особую роль тут играют умные счетчики. Эти интеллектуальные устройства предоставляют детальную информацию о потреблении энергоресурсов, обладая высокой точностью и надежностью.

Умные счетчики: технология и принцип работы

Умные счетчики представляют собой передовую технологию, разработанную для эффективного мониторинга и управления потреблением энергоресурсов в домах и на предприятиях. Они оснащены современными датчиками и высокоточными измерительными приборами, которые позволяют собирать разнообразные данные о потреблении энергии. Принцип работы умных счетчиков основан на технологии цифровой связи и передачи данных. Эта связь позволяет регулярно передавать информацию в облачное хранилище или на серверы управляющей компании.

Одной из ключевых особенностей таких приборов является возможность удаленного мониторинга и управления. Пользователи могут отслеживать свое энергопотребление через приложения на смартфонах или компьютерах. Благодаря этому появляется возможность в реальном времени контролировать расход энергии и принимать необходимые меры для его оптимизации. Кроме того, умные счетчики способны анализировать данные и предоставлять детальную статистику потребления, что позволяет выявить пики нагрузки, определить энергозатратные устройства и разработать стратегии по сокращению расходов. Технология умных счетчиков открывает новые возможности для эффективного управления энергоресурсами, обеспечивая более точный и информативный анализ потребления энергии.

Влияние умных счетчиков на потребление энергоресурсов

Умные счетчики имеют преимущество в управлении потреблением энергоресурсов благодаря высокой точности и надежности в сборе данных. Традиционные аналоговые счетчики могут быть ограничены в точности измерений, что может привести к переплатам или недооценке реального энергопотребления. Благодаря технологии передачи данных в режиме реального времени, умные счетчики обеспечивают оперативную информацию о потреблении энергии, что позволяет домовладельцам и предприятиям принимать мгновенные решения по оптимизации использования ресурсов. Это особенно важно в периоды пикового потребления, когда эффективное распределение энергии может существенно сэкономить ресурсы и снизить нагрузку на энергетическую инфраструктуру.

Кроме того, умные счетчики поддерживают автоматизированные системы управления потреблением. Они способны взаимодействовать с другими устройствами в доме или офисе, например, с умными термостатами или системами освещения. Таким образом, при отсутствии активности в помещении счетчик может снизить расход энергии, а в момент возвращения владельца — вновь начать поддерживать комфортные условия. Внедрение таких приборов в системы энергопотребления существенно повышает эффективность использования энергоресурсов и способствует формированию более ответственного и устойчивого подхода к энергосбережению.

Отопление в контексте цифровизации

С развитием цифровых технологий в сфере энергетики, отопление стало одним из направлений, на которые оказывает влияние цифровизация. Умные термостаты и системы автоматического регулирования температуры превратили устаревшие отопительные системы в эффективные и экономичные инструменты управления комфортом в доме. Умные термостаты позволяют пользователям гибко настраивать температурные режимы в зависимости от времени суток, дня недели и даже прогноза погоды. Они анализируют данные о потреблении энергии и рекомендуют оптимальные решения для минимизации расходов. Благодаря функции удаленного управления, пользователи могут корректировать температурный режим даже вне дома через мобильное приложение.

Системы автоматического регулирования температуры анализируют данные: учитывают привычки и предпочтения жильцов, а также оценивают сценарии потребления энергии. Например, при отсутствии людей в доме система может автоматически снизить температуру, экономя энергию. Благодаря совмещению умных термостатов и систем автоматического регулирования температуры, пользователи получают полный контроль над отоплением своего дома, сокращая потребление энергии и снижая расходы на отопление в течение всего отопительного сезона. Цифровизация в сфере отопления превращает эту область из потребителя ресурсов в интеллектуальную систему, которая оптимизирует энергопотребление, поддерживая при этом комфортные условия для проживающих.

Вызовы и проблемы при внедрении умных счетчиков

Внедрение умных счетчиков в системы отопления и потребления энергоресурсов представляет собой перспективное направление, однако с ним сопряжены определенные препятствия. Одним из основных вызовов является их несовместимость с устаревшими системами отопления. В некоторых случаях, для успешной интеграции, требуется модернизация существующей инфраструктуры, что может потребовать дополнительных ресурсов и времени. Также, возникают технические аспекты, связанные с подключением к сети и обеспечением стабильной передачи данных и их защиты.

Важным аспектом также является необходимость обучения конечных потребителей работе с такими счетчиками. Некоторым пользователям может потребоваться время, чтобы привыкнуть к новой технологии и научиться анализировать свое энергопотребление и эффективно управлять им. Поэтому, разработчики и провайдеры услуг должны предоставлять качественное обучение и техническую поддержку. В целом, несмотря на эти вызовы, внедрение умных счетчиков в системы отопления представляет собой перспективное решение для повышения эффективности энергопотребления и снижения негативного воздействия на окружающую среду. Важно учитывать данные аспекты при планировании и внедрении соответствующих технологий.

Перспективы развития и роль цифровизации в будущем

С постоянным развитием технологий и растущим спросом на энергоэффективность, умные счетчики и цифровизация отопительных систем играют важную роль в создании устойчивой и энергосберегающей инфраструктуры. Новые технологии и инновации, связанные с ними, открывают перед нами перспективы, которые ранее казались недостижимыми. Одним из основных направлений развития является внедрение искусственного интеллекта и машинного обучения в системы управления энергопотреблением. Эти технологии позволят предсказать и адаптировать режимы работы отопительных систем под конкретные потребности и условия, учитывая погодные факторы, привычки пользователей и тарифные зоны.

Цифровизация в сфере умных счетчиков и отопления предоставляет нам не только средство для экономии энергоресурсов, но и открывает новые горизонты для устойчивого энергетического будущего. Путем интеграции передовых технологий и внедрения инновационных подходов мы можем строить общество, основанное на эффективном и ответственном использовании энергии.

Автор — Владимир Кукушкин, эксперт по внедрению IoT.

 

Comments
  • 29-01-2024

    Вадим

    О «цифровизации» теплопотребления системами отопления зданий
    Все, что говорилось в Новостях «СОК» от 17.01.2024 об умных счетчиках до раздела «Отопление в контексте цифровизации» относится к электросчетчикам «особенно в периоды пикового потребления, когда эффективное распределение энергии может существенно сэкономить ресурсы и снизить нагрузку на энергетическую инфраструктуру».
    Заявление, что «отопление стало одним из направлений, на которые оказывает влияние цифровизация» по мнению автора рассматриваемой статьи связано «с умными термостатами и системами автоматического регулирования температуры, которые превратили устаревшие отопительные системы в эффективные и экономичные инструменты управления комфортом в доме». При этом основное внимание сконцентрировано на «возможности удаленного управления пользователями корректировать температурный режим даже вне дома через мобильное приложение», которое относится больше к индивидуальным домам, а не многоквартирным (МКД), управление теплопотреблением которых осуществляется через автоматическое регулирование местной системы отопления в целом на весь дом. Упоминание об умных счетчиках только в следующем разделе «Вызовы и проблемы при внедрении умных счетчиков» и то, с туманным высказыванием, что «их внедрение сопряжено с определен-ными препятствиями. Одним из основных вызовов является их несовместимость с устаревшими системами отопления, что требует модернизация существующей инфраструктуры, дополнительных ресурсов и времени» без какой-либо конкретики.
    А раздел «Отопление в контексте цифровизации» заканчивается рисунком, как можно понять, полученной экономии при использовании автоматических систем местного отопления (не индивидуального) в типовых многоквартирных домах строительства 1960 -80 г.г. московских серий И-209А (в размере 100 Гкал), II-18 (150 Гкал), II-49 (330 Гкал) и I-515, (380 Гкал), оптимизирующих энергопотребление благодаря применению «цифрови-зации» (правда не понятно, в чем она заключается?). Из-за разных размеров перечислен-ных домов и соответственно разной тепловой нагрузки систем отопления такое количест-венное сравнение полученной экономии несопоставимо, поэтому систематизируем данные показатели, отнеся их к тепловой нагрузке каждой серии дома и удельному годовому расходу тепловой энергии, потребляемой системой отопления, отнесенной к площади квартир каждого дома, что по моему мнению является основой «цифровизации».
    И потом для анализа надо представлять себе, каково значение минимально необходимого количества тепловой энергии для обеспечения комфортных условий пребывания жителей в квартирах: при расчетной заселенности квартир 20 м2 площади квартир на 1 жителя необходим вентиляционный воздухообмен в 30 м3/ч на 1 человека, поддержание внутренней температуры воздуха на минимально комфортном уровне 20 °С при удельной величине среднечасовых за отопительный период бытовых теплопоступ-лений 17 Вт/м2 жилой площади квартир. Как показывает практика, для 9-12 этажных МКД строительства 1960-80 годов удельный годовой расход тепловой энергии на систему отопления составляет 180-190 кВт·ч/м2 площади квартир. И поскольку, тогда при расчете тепловой нагрузки системы отопления занижали ее на 10% с учетом непродолжитель-ности периодов резкого похолодания и инерционности здания и мебели в квартирах, а также того, что расчетная температура воздуха в квартирах тогда принималась на минимальном уровне допустимых температур 18 °С, а сейчас 20 °С, разница в ожидаемом теплопотреблении между методиками расчета, рассмотренными в моей статье в журнале «СОК» №1-2023 «О температурном графике центрального авторегулирования местных систем водяного отопления зданий», очень незначительна по сравнению с периодом увеличенной теплозащиты по СНиП 23-02-2003. Но, конечно, если не учитывать бытовые теплопоступления, как показано в той же статье, удельное теплопотребление дома на отопление и вентиляцию за отопительный период достигает превышения на 68 % по отношению к годовому расходу теплоты при учёте бытовых теплопоступлений.
    Пересчитаем полученную экономию теплоты в анализируемой статье в удельные значения для возможности сопоставления результатов. Для дома серии II-18-01/12 на 84 квартиры площадью Акв = 3618 м2 и проектной тепловой нагрузке Qотр = 290 кВт и удельным годовым расходом тепловой энергии на систему отопления qотгод = [Qотр/(tв-tнр)]·ГСОП·24/Акв = [290/(20+26)]·4530·24/3618 = 189 кВт·ч/м2. Тогда удельная величина годовой экономии составит: 150·1163/3618 = 48 кВт·ч/м2 или по отношению к годовому теплопотреблению на отопление и вентиляцию: 48·100/189 = 25%.
    То же для дома серии И-209А/14 на 98 квартир, Акв = 4213 м2, Qотр = 362 кВт и qотгод = [362/(20+26)]·4530·24/4213 = 203 кВт·ч/м2. Тогда удельная величина годовой экономии составит: 100·1163/4213 = 28 кВт·ч/м2 или по отношению к годовому теплопотреблению: 28·100/203 = 14%.
    То же для дома серии II-49-04/9 на 144 квартиры, Акв = 7160 м2, Qотр = 462 кВт и qотгод = [462/(20+26)]·4530·24/7160 = 153 кВт·ч/м2. Удельная величина годовой экономии по данным автора статьи составляет: 330·1163/7160 = 54 кВт·ч/м2 или по отношению к годовому теплопотреблению: 54·100/153 = 35%.
    То же для дома серии I-515-04/9 на 144 квартиры, Акв = 7267 м2, Qотр = 475 кВт и qотгод = [475/(20+26)]·4530·24/7267 = 155 кВт·ч/м2. Удельная величина годовой экономии по данным автора статьи составляет: 380·1163/7267 = 61 кВт·ч/м2 или по отношению к годовому теплопотреблению: 61·100/155 = 39%.
    Из приведенного после соответствующей систематизации следует, если заявленная в статье экономия получена сверх указанного значения минимально необходимого годового теплопотребления на отопление и вентиляцию каждой серии МКД, то это означает, что здания перетапливались из-за увеличенного расхода теплоносителя из тепловой сети и это без всякой цифровизации можно было оценить по завышенной температуре обратной воды из системы отопления против центрального графика регулирования подачи теплоты в зависимости от температуры наружного воздуха, и этот перегрев устраняется гидравлической наладкой тепловой сети по методу, предложенному в 30-ых годах прошлого века проф. Копьевым С.Ф., руководителя моего дипломного проекта. Если же экономия теплоты, хотя бы частично, получена за счет снижения подачи теплоты в систему отопления по сравнению с минимально необходимым годовым тепло-потреблением на отопление и вентиляцию конкретного МКД, нарушаются комфортные и санитарно-гигиенические условия пребывания в отапливаемых помещениях.
    Жители предсказуемо реагируют на сниженную по сравнению с требуемой подачей теплоты в систему отопления – чтобы поднять температуру воздуха в помещениях, они сокращают вентиляционный воздухообмен, сначала не ощущая никаких изменений, но потом это вернется нарушением здоровья и плесенью на стенах. И я не понимаю, как это может оценить «цифровизация» без сопоставления измеренного общедомовым теплосчетчиком фактического теплопотребления системой отопления, пересчитанного на нормализованный отопительный период, с минимально необходимым годовым теплопот-реблением, который надо еще определить с учетом индивидуальных особенностей каждого здания. Иностранные методики определения тепловых нагрузок систем отопления и ожидаемого годового теплопотребления на отопление и вентиляцию дома не подходят для отечественного применения хотя бы потому, что заселенность домов в развитых европейских странах 40-45 м2 общей площади квартир на 1 жителя, в странах Северной Америки около 70 м2/человека, а у нас в России 20-25 м2/человека, но и по другим причинам, указанным в цитируемой выше моей статье в «СОК» №1-2023. Там же приводится пример, как «умные термостаты» не смогли справиться с перегревом здания.
    В нашей стране также нет методик определения указанных выше параметров, утвержденных на федеральном уровне, а без них ни о какой «цифровизации» говорить не приходится, что и подтвердила рассматриваемая статья в Новостях СОК. Методики расчета указанных параметров, как и определения нагрузок и годового энергопотребления в системах горячего водоснабжения и электроснабжения жилых и общественных зданий разработаны НП «АВОК» по заданию НОП (ныне НОПРИЗ) в 2014 году в стандарте «Требования к содержанию и расчету показателей энергетического паспорта проекта жилого и общественного здания» СТО НОП 2.1-2014. В настоящее время он переработан в методическое пособие (рекомендации) «Реализация требований повышения энергети-ческой эффективности зданий и систем их инженерного обеспечения. Энергетический паспорт зданий. Примеры расчета энергоэффективности проекта зданий», в котором собраны методики расчета тепловой нагрузки систем отопления и вентиляции жилых и общественных зданий, удельного годового расхода тепловой энергии на отопление и вентиляцию этих зданий и удельного годового расхода холода на их охлаждение и кондиционирование, установления класса энергетической эффективности жилых и общественных зданий, а не только МКД, на стадии проекта и при эксплуатации по результатам энергетического обследования. В соответствии с проектом альтернативной редакции постановления Правительства РФ от 27 сентября 2021 г. № 1628 под названием: «Об утверждении правил установления требований энергетической эффективности и требований к правилам определения класса энергетической эффективности многоквартирных и одноквартирных домов, а также общественных зданий», он рекомендован к утверждению федеральными органами (помещен на страницах журнала «СОК» №1-2024 в моей статье «Новый взгляд на проект Постановления Правительства РФ от 27 сентября 2021 года №1628»).
    Были попытки внести соответственные изменения в новую редакцию СП 60.13330.2020 «Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха» - предложения об уточнении величин бытовых внутренних теплопоступлений при теплотехническом расчете систем отопления и охлаждения жилых и общественных зданий приведены в «СОК» №11-2021 и №5-2023 и моих письмах в НИИ Строительной физики авторам проекта Изменений №2 к СП 60.13330.2020, директору ФАУ «ФЦС» от 27.08.2023, осуществляющего согласно Уставу разработку, организацию экспертизы и подготовку к утверждению стандартов и сводов правил в сфере строительства, которые были отклонены под предлогом «более прогрессивного решения» об исключении из текста СП 60 предложений учета бытовых теплопоступлений в расчетах как «устаревшего положения»!? А то, что энергоэффективность МКД с теплозащитой на базовом уровне и с учетом бытовых теплопоступлений с удельной величиной qбыт = 17 Вт/м2 жилой площади при заселенности 20 м2 площади квартир на человека соответствует нормальному классу энергетической эффективности «D», а без учета бытовых теплопоступлений класс энергоэффективности упадет до низкого «F», что неприемлемо для нового строительства и капитального ремонта существующего МКД, никого не напрягает?
    Как «цифровизация» выберет правильный вариант расчета, когда он исключен из СП, по которому выполняется теплотехнический расчет системы отопления дома? И когда его не выбрал ни один из специалистов авторского коллектива, которому была поручена разработка основного нормативного документа по проектированию систем отопления?
    Далее, если выбрали вариант расчета с учетом бытовых теплопоступлений, а в правильности такого выбора я не сомневаюсь, после установления тепловой нагрузки системы отопления Qот.р, кВт, годовой расход теплопотребления этой системой Qот.год, кВт·ч, принимался пропорционально разности температур внутреннего tв и наружного tн воздуха по следующей формуле (где nот – длительность отопительного периода, сутки):
    Qот.год = [Qот.р ·(tв-tнср)/(tв-tнр)]·nот·24. (1)
    Но, по формуле теплового баланса А.1 СП 60.1330.2020: Qот.р = Qогр.р + Qвент.р – Qвн.. И, если теплопотери через наружные ограждения Qогр.р и на нагрев наружного воздуха для вентиляции Qвент.р пропорциональны разности температур (tв-tн), то бытовые теплопоступ-ления практически постоянны в течение отопительного периода, и тогда Qот.год будет:
    Qот.год = [(Qот.р + Qвн)·(tв-tнср)/(tв-tнр) – Qвн]·nот·24. (2)
    Это означает, что с повышением температуры наружного воздуха от расчетной 1-я часть равенства будет уменьшаться, а 2-я (Qвн) не изменится, и доля бытовых теплопоступлений в тепловом балансе отопительной системы будет увеличиваться, за счет чего можно сокращать подачу теплоты в систему отопления, повышая энергоэкономичность отапливаемого дома. Причем в общественных зданиях, в которых нагрев наружного воздуха для вентиляции (Qвент.р) осуществляется в отдельных системах и тем самым выводится из теплового баланса системы отопления, доля бытовых теплопоступлений в этом балансе будет выше и энергоэкономичность при учете этого обстоятельства в графике регулирования подачи теплоты на отопление будет больше, чем в жилом доме с естественной системой приточной вентиляции. А какой режим работы выберет «цифровизация» без вмешательства специалиста?
    Хотелось бы получить ответы специалиста по «цифровизации» отопления на эти вопросы! И расшифровать лозунг, которым заканчивается рассматриваемая статья: «С постоянным развитием технологий и растущим спросом на энергоэффективность, умные счетчики и цифровизация отопительных систем играют важную роль в создании устойчивой и энергосберегающей инфраструктуры».
    В.Ливчак, 28.01.2024, vlivchak@gmail.com

    Комментарий полезен?
    0 из 0 пользователей считают этот комментарий полезным
Add a comment

Your name *

Your E-mail *

Your message