Как рассчитываются Гкал теплосчетчиком. Погрешность расчетов.

Тепловую энергию нельзя взвесить или измерить, ее можно только вычислить математически.

На сегодняшний день, основным документом, определяющим требования к учету тепловой энергии, являются "Правила учета тепловой энергии и теплоносителя".

В Правилах приведены подробные формулы. Здесь я немного упрощу для лучшего понимания.

Я опишу только водяные системы, так как их большинство, и не буду рассматривать паровые системы. Если поймете суть на примере водяных систем, пар посчитаете сами без проблем.

Для расчета тепловой энергии нужно определиться с целями. Будем считать калории в теплоносителе для целей отопления или для целей горячего водоснабжения.

Расчет Гкал в системе ГВС

Если у вас стоит механический счетчик горячей воды (вертушка) или вы собираетесь его установить, то здесь все просто. Сколько накрутил, столько и придется заплатить, по утвержденному тарифу за горячую воду. Тариф, в данном случае, уже будет учитывать количество Гкал в ней.

Если у вас смонтирован узел учета тепловой энергии в горячей воде, или вы только собираетесь его установить, то платить придется отдельно за тепловую энергию (Гкал) и отдельно за сетевую воду. Также по утвержденным тарифам (руб./Гкал + руб./тонну)

Для вычисления количества калорий, получаемых с горячей водой (а также паром или конденсатом), минимум, что нам нужно знать это расход горячей воды (пара, конденсата) и ее температуру.

Расход измеряется расходомерами, температура - термопарами, термодатчиками, а Гкал вычисляет теплосчетчик (или теплорегистратор).

Qгв= Gгв *(tгв - tхв)/1000 = ... Гкал             [1]

где,

Qгв - количество тепловой энергии, в этой формуле в Гкал.*

Gгв - расход горячей воды (или пара, или конденсата) в м. куб. или в тоннах

tгв - температура (энтальпия) горячей воды в °С **

tхв - температура (энтальпия) холодной воды в °С ***

* делим на 1000 для того, чтобы получить не калории, а гигакалории

** правильнее умножать надо не на разность температур (tгв-tхв), а на разностьэнтальпий (hгв-hхв). Величины hгв, hхв определяются по соответствующим измеренным на узле учета средним за рассматриваемый период значениям температур и давлений. Значения энтальпий близко к значениям температур. На узле учета тепловой энергии тепловычислитель сам рассчитывает и энтальпию, и Гкал.

*** температура холодной воды, она же температура подпитки, измеряется на трубопроводе холодной воды на источнике теплоты. У потребителя, как правило, нет возможности использовать этот параметр. Поэтому берется постоянная расчетная утвержденная величина: в отопительный период tхв=+5 °С (или +8 °С), в неотопительный tхв=+15 °С

Если у Вас стоит вертушка и нет возможности измерить температуру горячей воды, то для выделения Гкал, как правило, теплоснабжающая организация устанавливает постоянную расчетную величину в соответствии с нормативными документами и технической возможностью источника теплоты (котельной, или теплового пункта, например). В каждой организации своя, у нас 64,1°С.

Тогда расчет будет следующий:

Qгв = Gгв * 64,1 / 1000 = ... Гкал           [2]

Помните, что заплатить нужно будет не только за Гкал, но и за сетевую воду. По формуле [1] и [2] мы считаем только Гкал.

Расчет Гкал в системах водяного отопления.

Рассмотрим отличия расчета количества теплоты при открытой и при закрытой системе отопления.

Закрытая система отопления - это когда запрещено брать теплоноситель из системы, ни для целей горячего водоснабжения ни для мытья личного авто. На практике сами знаете как. Горячая вода для целей ГВС в этом случае заходит по отдельной третьей трубе или ее вообще нет, если ГВС не предусмотрено.

Открытая система отопления- это когда разрешено брать теплоноситель из системы для целей горячего водоснабжения.

При открытой системе теплоноситель можно брать из системы только в пределах договорных отношений!

Если при горячем водоснабжении мы забираем весь теплоноситель, т.е. всю сетевую воду и все Гкал в ней, то при отоплении мы возвращаем какую-то часть теплоносителя и, соответственно, какую-то часть Гкал обратно в систему. Соответственно, нужно посчитать сколько пришло Гкал и сколько ушло.

Следующая формула подходт как для открытой системы теплоснабжения, так и для закрытой.

Q = [ (G1 * (t1 - tхв)) - (G2 * (t2 - tхв)) ] / 1000 = ... Гкал          [3]

Есть еще пара формул, которые используются в учете тепловой энергии, но я беру вышестоящую, т.к. думаю, что на ней проще понять, как работают теплосчетчики, и которые дают такой же результат при расчетах, что и формула [3].

Q = [ (G1 * (t1 - t2)) + (G1 - G2) * (t2-tхв) ] / 1000 = ... Гкал

Q = [ (G2 * (t1 - t2)) + (G1 - G2) * (t1-tхв) ] / 1000 = ... Гкал

где,

Q - количество потребленной тепловой энергии, Гкал.

G1 - расход теплоносителя в подающем трубопроводе, т (м.куб.)

t1 - температура (энтальпия) теплоносителя в подающем трубопроводе, °С

tхв - температура (энтальпия) холодной воды, °С

G2 - расход теплоносителя в обратном трубопроводе, т (м.куб.)

t2 - температура (энтальпия) теплоносителя в обратном трубопроводе, °С

Первая часть формулы (G1 * (t1 - tхв)) считает сколько пришло Гкал, вторая часть формулы (G2 * (t2 - tхв)) считает сколько вышло Гкал.

По формуле [3] теплосчетчик посчитает все Гкал одной цифрой: на отопление, на водоразбор горячей воды при открытой системе, погрешность приборов, аварийные утечки.

Если при открытой системе теплоснабжения необходимо выделить количество Гкал, пошедших на ГВС, то могут понадобиться дополнительные расчеты. Все зависит от того, как организован учет. Есть ли на трубе ГВС приборы, подключенные к теплосчетчику, или там стоит вертушка.

Если приборы есть, то теплосчетчик должен сам все посчитать и выдать отчет, при условии, что все настроено правильно. Если стоит вертушка, то рассчитать количество Гкал пошедших на ГВС можно по формуле. [2]. Не забудьте вычесть Гкал пошедшие на ГВС из общей суммы Гкал по счетчику.

Закрытая система подразумевает, что теплоноситель не берется из системы.

Иногда проектанты и монтажники узлов учета забивают в проект и программируют теплосчетчик на другую формулу:

Q = G1 * (t1 - t2) / 1000 = ... ГКал                  [4]

где,

Qи - количество потребленной тепловой энергии, Гкал.

G1 - расход теплоносителя в подающем трубопроводе, т (м.куб.)

t1 - температура теплоносителя в подающем трубопроводе, °С

t2 - температура теплоносителя в обратном трубопроводе, °С

Если произойдет утечка (аварийная или умышленная), то по формуле [4] теплосчетчик не зафиксирует количество потерянных Гкал. Такая формула не устраивает теплоснабжающие компании, нашу по крайней мере.

Тем не менее есть узлы учета, которые работают по такой формуле расчета. Я сам несколько раз выдавал Потребителям предписания, чтобы перепрограммировали теплосчетчик. При том, что когда Потребитель приносит отчет в теплоснабжающую компанию, то НЕ видно по какой формуле ведется расчет, можно просчитать конечно, но просчитывать вручную всех Потребителей крайне затруднительно.

Кстати, из тех теплосчетчиков для поквартирного учета теплоты, которые я видел, ни один не предусматривает измерение расхода теплоносителя в прямом и обратном трубопроводе одновременно. Соответственно, посчитать количество потерянных, например при аварии, Гкал невозможно, а также количество потерянного теплоносителя.

Условный пример:

Исходные данные:

Закрытая система отопления. Зима.
теплоэнергия - 885,52 руб. / Гкал
сетевая вода - 12,39 руб. / м.куб.

теплосчетчик выдал следующий отчет за сутки:

Допустим, что на следующий день произошла утечка, авария например, утекло 32 м.куб.

теплосчетчик выдал следующий суточный отчет:

Погрешность расчетов.

При закрытой системе теплоснабжения и при отсутствии утечек, как правило, расход в подающем трубопроводе больше, чем расход в обратном. Т. е. приборы показывают, что заходит одно количество теплоносителя, а выходит немного меньше. Это считается нормой. В системе теплопотребления могут быть нормативные потери, маленький процентик, небольшие подтеки, протечки и т.п.

Кроме этого, приборы учета несовершенны, у каждого прибора есть допустимая погрешность, установленная заводом изготовителем. Поэтому бывает, что при закрытой системе заходит одно количество теплоносителя, а выходит больше. Это тоже нормально, если разница в пределах допустимой погрешности.

(см. Правила учета тепловой энергии и теплоносителя п.5.2.Требования к метрологическим характеристикам приборов учета)

Погрешность(%) = (G1-G2)/(G1+G2)*100

Пример, если погрешность одного расходомера, установленная заводом изготовителем ±1%, то суммарная допустимая погрешность составляет ±2%.

Дмитрий Т.