ФАКУЛЬТАТИВНЫЙ КУРС

Лекция 5.
ОБ УЧЕТЕ ЭНЕРГИИ ХОЛОДНОЙ ВОДЫ

А. Г. Лупей, Д. Л. Анисимов

Время от времени в почте «Теплопункта» появляются вопросы от представителей ТСО о том, как правильно учитывать параметры «холодной воды» в формулах вида Q = M1(h1 -  hхв) - M2(h2 - hхв). Информация к размышлению, ответы и советы — в нижеприведенном «конспекте». Итак, ...

Прежде всего напомним: «холодная вода», фигурирующая в формулах учета тепла — это вода, забираемая источником из естественного водоема или из городского водопровода. Параметры этой «холодной воды» должны измеряться именно на источнике (см. п.3.2.1 «Правил учета тепловой энергии и теплоносителя»), а не, скажем, в трубопроводе ХВС потребителя, как это иногда предлагают.

В связи с тем, что в узлах учёта потребителей измерение давления (Рхв) и температуры (tхв) холодной воды технически неосуществимо и экономически неоправданно из-за значительной удалённости потребителей от источников теплоты, разные теплоснабжающие организации (ТСО) используют различные варианты учета энергии холодной воды и различные алгоритмы расчёта платежей потребителей за потребляемую теплоэнергию.

Вариант 1

  1. Все теплосчётчики потребителей настроены на ведение учёта суммарной потребляемой тепловой энергии по формуле Wс = (М1h1 - M2h2), или по формуле Wс = М1(h1 - h2) + Мгвсh2, или по формуле Wс = М2(h1 - h2) + Мгвсh1, т.е. учёт суммарного теплопотребления ведётся при условии, что удельная энтальпия холодной воды равна нулю (hхв = 0 ккал/кг).
  2. По окончании расчётного месяца результаты измерений Wс потребители представляют в ТСО, куда все источники теплоты 1-го числа каждого месяца, следующего за расчётным, направляют сведения о среднемесячных значениях tхв и Рхв, фактически измеренных на источниках теплоты в узлах учёта холодной воды.
  3. В ТСО на основании данных о tхв и Рхв специальная программа рассчитывает фактическую удельную энтальпию холодной воды hхв = f(tхв, Рхв) и выполняет автоматическую корректировку Wc каждого потребителя по формуле Wc’ = Wc - (M1 - M2)×hхв или Wc’ = Wc - (Mгвсhхв); таким образом полученные значения Wc’ суммируются с нормативными и сверхнормативными (если таковые зафиксированы) потерями теплоэнергии на абонентском вводе, умножаются на тариф и предъявляются потребителям на оплату.

При таком подходе к учёту энергии холодной воды обеспечивается приемлемая достоверность определения платежей потребителей за фактически потреблённую ими энергию, т.к. отпадает необходимость применения в узлах учёта потребителей каких-либо специальных резисторов (имитаторов tхв), задания «договорных» констант tхв и т.д.

Вариант 2

В другом варианте организации учёта предлагается не корректировать показания теплосчётчиков указанным выше способом, а продавать потребителям «абсолютную» энергию, измеренную в узле учёта потребителя по формуле Wс = М1h1 - M2h2, которая содержит в себе и энергию холодной воды, равную (М1 - М2)×hхв.

Коль скоро при таком подходе объёмы реализации теплоэнергии возрастут на величину (М1 - М2)×hхв, то одновременно предлагается скомпенсировать это увеличение объёма продаж соответствующим снижением тарифа на отпускаемую энергию.

Вариант 3

Существует и такая практика: используются так называемые «договорные» значения tхв. Т.е. теплосчетчик измеряет Wc по формуле вида M1(h1 - hхв) - M2(h2 - hхв), при этом hхв — константа, определенная договором между ТСО и потребителем. Иногда ее значение зависит от времени года: например, для «зимнего» периода hхв рассчитывают для tхв = 0°С, для «весенне-осенне-летнего» — 15°С. Могут использоваться и другие значения, например, 0°С и 10°С и т.п.

Забегая вперед, отметим, что такой при таком «методе учета» не все и не всегда понимают разницу между температурой (tхв) и энтальпией (hхв) холодной воды. Подробней об этом рассказано ниже, под подзаголовком «Подводные камни».


Сравним варианты 2 и 3 с вариантом 1, который и представляется нам верным.

Учет «абсолютной» энергии и коррекция тарифа

Нет сомнений в том, что при таком подходе финансовые интересы ТСО будут полностью соблюдены: при росте объёма реализации теплоэнергии по пропорционально сниженным тарифам объём финансовых поступлений в ТСО сохранится на прежнем уровне, ТСО при этом ничего не потеряет и не приобретёт. Но такой способ решения «проблемы холодной воды» в открытых системах теплоснабжения принципиально не приемлем для потребителей с относительно высокой долей потребления теплоносителя на нужды горячего водоснабжения (ГВС) или технологические нужды.

Иными словами, введение в практику реализации тепловой энергии предложения продавать «абсолютную» энергию, но по сниженным тарифам, неизбежно приведёт к заметному финансовому неравенству потребителей: при прежних объемах потребления энергии возрастут денежные платежи потребителей с относительно высокой долей нагрузки ГВС (жилые дома, бани, спортивные объекты и т.д.) за счёт снижения платежей тех потребителей, у которых нагрузка ГВС сравнительно мала или вообще отсутствует.

Рассмотрим на простом примере суть возникающего финансового неравенства потребителей.

Пример

Пусть имеется некий источник теплоты (например, котельная) с одной отходящей открытой тепломагистралью.

К этой тепломагистрали подключено только два потребителя: промышленный склад и городская баня.

Склад потребляет тепловую энергию только на нужды отопления и вентиляции, отбор теплоносителя (ГВС, утечки) у этого потребителя отсутствует (технологически М1 = М2).

Баня, наоборот, всю потребляемую энергию расходует только на помывку своих клиентов и (для упрощения расчётов) ничего не потребляет на нужды отопления и вентиляции, т.е. в бане применяется однотрубная (тупиковая) система горячего водоснабжения (М1 = Мгвс, М2 =0).

У обоих этих потребителей строго на границе раздела балансовой принадлежности тепловых сетей установлены теплосчётчики. При этом на складе учёт теплопотребления осуществляется по формуле Wcк = М1(h1 - h2) (как то и положено в полностью закрытой системе), а в бане — по формуле Wб = Мгвсh1, т.е. при условии, что hхв =0 ккал/кг.

Пусть по показаниям теплосчётчиков на каком-то отрезке времени имеем:

  • на складе: М1 = 100 т, h1 = 70 ккал/кг, h2 = 40 ккал/кг, Wск = 0,001×100×(70 - 40) =3 Гкал.
  • в бане: Мгвс = 46,875 т, h1 = 70 ккал/кг, Wб = 0,001×46,875×70 = 3,28125 Гкал.

Пусть на этом же отрезке времени средняя удельная энтальпия холодной воды в котельной hхв = 6 ккал/кг, а действующий тариф на тепловую энергию Т = 500 руб./Гкал.

Показания своих теплосчётчиков и склад, и баня представили в ТСО на оплату.

Результаты учёта тепловой энергии в складе ТСО не подвергает корректировке «на холодную воду», т.к. в складе отбора теплоносителя нет. В этой связи ТСО предъявляет складу счёт на оплату потреблённой энергии в размере Цск = Wск×Т = 3×500 = 1500 руб.

Результаты учёта в бане ТСО корректирует, т.е. снимает с показаний теплосчётчика бани энергию холодной воды Wб’ = Wб - Wхв = 3,28125 - 0,001×46,875×6 = 3 Гкал и выписывает бане счёт на оплату Цб = Wб’×Т = 3×500 = 1500 руб.

Таким образом, коль скоро фактическое потребление тепловой энергии складом и баней одинаково, то и размер платежей этих двух потребителей тоже совершенно одинаков (каждый из них за израсходованные 3 Гкал уплатил ТСО по 1500 руб.).

Теперь мы предложили данной ТСО для решения «проблемы холодной воды» продавать «абсолютную» энергию (т.е. энергию, выработанную источником, и энергию, привнесённую холодной водой при подпитке тепломагистрали), но по соответствующим образом сниженному тарифу.

Каким должен быть новый (сниженный) тариф, если ТСО будет продавать потребителям теплоэнергию, содержащуюся в холодной воде, расходуемой котельной на подпитку этой тепломагистрали?

Выше было показано, что «абсолютный» теплоотпуск котельной (с учётом энергии холодной воды) равен: Wa = Wск + Wб = 3 + 3,28125 = 6,28125 Гкал, при этом выработанная котельной энергия равна Wв = 3 + 3 = 6 Гкал.

Следовательно, при отсутствии коррекции показаний теплосчётчика бани «на холодную воду» коэффициент снижения тарифа равен:

КТ = Wa / Wв = 6,28125 / 6 = 1,046875.

Таким образом, новый тариф Тн на отпускаемую складу и бане «абсолютную» тепловую энергию будет установлен на уровне

Тн = Т / КТ = 500 / 1,046875 = 477,612 руб./Гкал.

И вот ТСО начинает продавать теплоэнергию по сниженному тарифу, но уже без коррекции результатов учёта теплопотребления «на холодную воду».

Пусть показания теплосчётчиков в складе и бане за такой же самый период времени остались без изменений, т.е.

Wск = 0,001×100×(70 - 40) =3 Гкал,
Wб = 0,001×46,875×70 = 3,28125 Гкал.

По новому (уменьшенному) тарифу склад заплатит ТСО 3×477,612 = 1432,84 руб., а баня — 3,28125×477,612 = 1567,16 руб.

Видно, что интересы ТСО никак не пострадали, поскольку ТСО, как и в первом случае, получила с двух потребителей свои законные 3000 руб. (1432,84 + 1567,16 = 3000). Но, несмотря на то, что объём потребления тепла, выработанного источником, у обоих потребителей остался неизменным (каждый из них по-прежнему израсходовал по 3 Гкал), платежи этих потребителей заметно перераспределились: склад заплатил за своё теплопотребление в 3 Гкал на 67,16 руб. меньше, а баня — на 67,16 руб. больше, чем в первом случае (т.е. когда осуществлялась коррекция показаний теплосчётчика бани на фактическую hхв).

Таким образом, предложение продавать всю энергию, в т.ч. и энергию холодной воды (но по сниженному тарифу), не затрагивает финансовые интересы ТСО, однако явно противоречит Гражданскому Кодексу, в котором прямо указано, что каждый потребитель оплачивает только фактически опущенную ему энергию.

Рис. 1

На рис.1 показано, какая часть теплоносителя, взятого 29-ю потребителями «Ленэнерго» из внешней теплосети, расходуется на нужды ГВС (эти 29 потребителей отобраны случайным образом из более крупной выборки). Видно, что диапазон соотношений нагрузки ГВС и отопления у этих 29-и потребителей довольно широк: у части потребителей относительный (по отношению к М1) водоразбор сравнительно невелик и не превышает 1-2%, а у некоторых потребителей этот показатель достигает 12-15 и более процентов.

В эту случайную выборку из 29-и потребителей не входят жилые дома. Однако по имеющейся статистике в петербургских ЖСК и ТСЖ относительный водоразбор на нужды горячего водоснабжения сегодня в основном изменяется в пределах 15-25% от М1. Иными словами, в открытых системах теплоснабжения из каждых 100 т сетевой воды, поступивших в теплоцентр потребителя по подающему трубопроводу, в жилых домах на нужды ГВС расходуется 15-25 т теплоносителя.

Очевидно, что при реализации предложения предъявлять потребителям к оплате «абсолютную» энергию при одновременном снижении тарифа станет неизбежной ситуация, когда потребители с относительным потреблением горячей воды ниже среднего уровня (например, менее 4,6% от М1 — см. рис.1) будут оплачивать не всю потребляемую энергию, выработанную источником теплоты.

А вот потребители, у которых относительный водоразбор на нужды горячего водоснабжения превышает средний уровень (например, жилые дома), будут вынуждены систематически переплачивать за фактически потреблённую энергию, при этом степень переплаты будет тем выше, чем больше фактический относительный водоразбор у конкретного потребителя отличается от среднего уровня, принятого при расчёте «скорректированного» тарифа.

Итак, несмотря на то, что тарифная компенсация энергии холодной воды не затронет экономических интересов теплоснабжающих организаций и в некотором смысле упростит процедуру измерений тепловой энергии и расчётов платежей потребителей, предложения «продавать» потребителям тепловую энергию холодной воды вряд ли могут быть поддержаны из-за возникающей финансовой несправедливости по отношению к потребителям с различным соотношением объёмов теплопотребления на нужды отопления и горячего водоснабжения.

Использование «договорных» значений tхв

Как уже говорилось выше, иногда (а может быть и часто) учет тепловой энергии у потребителей ведется по формулам вида Wc = M1(h1 - hхв) - M2(h2 - hхв), при этом используются некие постоянные значения hхв. Чаще всего при выборе этих значений считают, что «зимой» tхв = 5°С, «летом» — 15°С. Слова «зима» и «лето» мы берем в кавычки, т.к. границы этих времен года (читай, даты смены значений tхв) разнятся в различных городах и регионах. Также нет логических объяснений цифрам «5» и «15», ведь реально во многих регионах России зимой вода в открытых водоемах бывает холоднее 5, а летом — холоднее 15 градусов. А это значит, что ТСО при «пяти и пятнадцати» просто напросто теряет свои деньги.

А чтобы убедиться в некорректности рассматриваемого варианта учета окончательно, каждый может найти (например, запросить в местном метеобюро) данные о среднемесячных температурах воды в водоеме, из которого забирает воду ваш источник тепла, подставить в расчетные формулы именно эти температуры и сравнить результаты с теми, что получены при пресловутых «пяти и пятнадцати» градусах.

Подводные камни — особенности теплосчетчиков

Еще одна причина ошибок при учете тепла с использованием hхв = const — это непонимание разницы между условиями «энтальпию холодной воды принять равной нулю» и «температуру холодной воды принять равной нулю». Чаще всего говорят о температуре — см., например, наш предыдущий абзац про «пять и пятнадцать градусов». И теплосчетчики (по крайней мере, большинство из них) позволяют потребителю вводить (задавать как константу) именно температуру! Но в формулах используется энтальпия, а энтальпия — это функция температурыи давления. И вода при температуре 0°С и, например, давлении 5 кгс/см2 имеет энтальпию 0,11 ккал/кг, а вовсе не 0 ккал/кг. Ситуация осложняется еще и тем, что введенное значение tхв = 0 разные приборы интерпретируют по-разному. Одни из них при вводе tхв = 0 в расчетах используют hхв = 0, другие честно берут значение hхв, соответствующее заданной tхв и заданному (или какому-либо фиксированному) Pхв.

В руководствах по эксплуатации ряда теплосчетчиков алгоритм работы прибора при вводе tхв = 0 описан явно, другие этот момент не освещают. В любом случае неоднозначность толкования данной ситуации обусловливает еще одну возможную ошибку учета. В «масштабах одного теплосчетчика» эта ошибка мала, в масштабах системы теплоснабжения — может быть огромной.

Выводы

На основании вышесказанного сделаем выводы и приведем рекомендации как для ТСО, так и для разработчиков теплосчетчиков.

Из-за невозможности организации измерений температуры (tхв) и давления (Рхв) холодной воды в узлах учета теплопотребления все теплосчётчики потребителей должны быть настроены на ведение учёта суммарной потребляемой тепловой энергии по формуле Wс = 0,001×(М1h1 - M2h2), т.е. при условии, что удельная энтальпия холодной воды hхв = 0 ккал/кг.

По окончании расчётного месяца данные о Wс потребители представляют в Энергосбыт, куда все источники теплоты 1-го числа каждого месяца, следующего за расчётным, направляют сведения о среднемесячных (или средневзвешенных) значениях tхв и Рхв, фактически измеренных в узлах учёта холодной воды.

В Энергосбыте на основании данных о tхв и Рхв специальная программа рассчитывает фактическую удельную энтальпию холодной воды hхв = f(tхв, Рхв) и выполняет автоматическую корректировку Wc каждого потребителя по формуле Wc’ = Wc - (M1 - M2)×hхв; полученные таким образом значения Wc’ суммируются с нормативными и сверхнормативными потерями теплоэнергии на абонентском вводе, умножаются на тариф и предъявляются потребителям на оплату.

При разработке программного обеспечения тепловычислителей, предназначенных для работы в открытых системах теплоснабжения, представляется целесообразным применение следующего алгоритма расчёта hхв: если пользователь принимает tхв=0°С, то, независимо от заданных значений Рхв, следует считать, что hхв = 0 ккал/кг; в тех случаях, когда задано tхв > 0°C, расчёт hхв следует вести по соответствующей формуле hхв = f(tхв, Рхв) для заданных пользователем значений tхв = const и Рхв = const. При этом расчёт Wc в узле учёта потребителя следует выполнять по формуле Wс = 0,001×[М1(h1 - hхв) -M2(h2 - hхв)].

На какие документы ссылаться?

Наконец, о том, какие официальные документы подкрепляют «пропагандируемый» нами вариант учета энергии холодной воды. О том, что энтальпия hхв должна измеряться на источнике теплоты, сказано в п.3.2.1 «Правил учета тепловой энергии и теплоносителя». А о коррекции результатов измерений с учетом измеренной на источнике hхв говорится в ГОСТ Р 8.592-2002 «Тепловая энергия, потребленная абонентами водяных систем теплоснабжения. Типовая методика выполнения измерений».