АИТП-гидроэлеватор АВАРС

Новое слово в системе погодного регулирования!
АИТП- гидроэлеватор АВАРС

Вы хотите получать экономию!

Вы хотите уменьшить кварплату?

Установите в своем  доме энергосберегающее оборудование-Автоматизированный водоструйный аппарат с регулируемым соплом АВАРС и получите реальную экономию!

Достоинства:

- низкая стоимость

- монтаж за 72 часа

- установка  не требует согласований с теплоснабжающими организациями

- абсолютная надежность


> СХЕМА БИТП

> Отзыв по эксплуатации водоструйного аппарата "АВАРС" за 2012 год.

АВАРС

Материалы Инвестиционного Проекта

«Разработка и внедрение систем автоматического регулирования тепловой энергии с целью оптимизации алгоритма теплопотребления в зданиях и сооружениях различного назначения, в том числе, ЖКХ»,

выполненного группой компаний Консорциума «ЭнФиМ» (ТЕПЛОЭНЕРГОПРОФ, МОНТАЖСПЕЦСТРОЙКОМПЛЕКТ, УОЛК СТИКОН-ЛИЗИНГ- автор и руководитель Проекта).

 

ОСНОВНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ И ПАРАМЕТРЫ  ПРОЕКТА.

Теплоснабжение в России – огромной северной стране – имеет большое социальное значение, и, безусловно, относится к числу важнейших приоритетов государственной энергетической политики.

Сегодня отопление квартиры в РФ в три раза дороже, чем в странах Северной Европы. Одна из главных причин такой ситуации заключается в том, что в России температура подаваемой в квартиру воды регулируется в котельной, а в Европе каждый радиатор, установленный в квартире, оснащен собственным терморегулятором.

Малозатратная модеризация эксплуатируемых систем отопления

Для городского населения страны нет важнее проблемы, чем проблема отопления. Однако в осенне-весенний период нередко отопление работает с «перетопом», при этом излишки тепла безжалостно выбрасываются на улицу через открытые форточки окон и балконные двери, а жители оплачивают за потребленное тепло «по полной» программе. Страдает же от этого как муниципальный бюджет, так и население в финансовом плане и с точки зрения комфорта проживания.

Выполнение федерального Закона   № 261-ФЗ об установке теплосчетчиков приводит только к реальному учету расходу тепла, а не к его экономии. Их установка без внедрения энергосберегающего оборудования не даст ни реальной экономии тепловой энергии, ни повышения комфортных условий. Инновации в ЖКХ можно условно разбить на два этапа: первый этап – установка теплосчетчиков, второй этап - установка энергосберегающего оборудования. Тепло в ЖКХ сосчитали, пришла пора его экономить.

Для снижения температуры на входе здания от централизованных тепловых сетей (от 70-80оС до 18-20оС - минимальная температура внутри здания) большинство зданий подключено через смесительные устройства - элеваторные узлы.

К достоинствам элеваторных узлов относится низкая стоимость, монтаж за 72 часа, установка  не требует согласований с теплоснабжающими организациями, абсолютная надежность, отсутствие затрат на эксплуатацию и потребности в электроэнергии.
Недостатком неуправляемого элеваторного узла является невозможность оперативно изменить коэффициент смешения, что приводит к осенне-весенним «перетопам» при завышенной температуре в тепловой сети.

Нет никакой надежды на то, что эффективное теплоснабжение существующих зданий может быть даже в перспективе ближайших десятилетий обеспечено с помощью приборов автоматики европейского производства. Каждый из этих приборов вполне совершенен, но для того, чтобы система отопления, оснащенная комплексом европейских приборов, работала эффективно, нужна европейская система отопления. Должен быть насос в теплопункте, хотя в большинстве наших зданий сегодня нет ни насосов, ни теплопунктов в полном значении этого понятия. Там есть только элеватор.

Кроме всего прочего, такое решение вопросов предусматривает расходы, по нашим оценкам более, чем в 2-3 раза превосходящие расходы по предлагаемым ниже техническим решениям.

Предлагается техническое решение по ликвидации «перетопов», обладающее возможностью внедрения теплосбережения, сохраняющее все достоинства элеваторного узла и требующее минимальных на модернизацию.

 

Применяемые технические решения.

Предлагаемое техническое  решение представляет собой бюджетный тепловой пункт с зависимыми схемами отопления  и горячего водоснабжения (ГВС), построенный с применением регулируемого гидроэлеватора с дополнительным насосом подмеса и регулятором температуры ГВС прямого действия.

К достоинствам данного решения можно отнести простоту и надежность системы (гидроэлеватор продолжает работать при отсутствии электроэнергии, а регулятор температуры ГВС прямого действия при своей работе использует энергию горячей воды, поступающей из тепловой сети).

В 1998 году Ф.Н.Галаничевым  было запатентовано Изобретение  «Струйный аппарат», на основании его разработан и изготавливается энергосберегающий водоструйный аппарат с регулируемым соплом (ВАРС) (Санкт – Петербург). Он предназначен для замены нерегулируемых элеваторов, эксплуатируемых в настоящее время в системах централизованного теплоснабжения России.

В конструкции аппарата используются стандартные корпусные детали нерегулируемого чугунного гидроэлеватора ВТИ МосЭнерго (корпус и диффузор) путем добавления к ним регулирующего исполнительного механизма. В нем вращательное движение валика преобразуется в возвратно-поступательное перемещение дроссельной иглы, посредством чего можно регулировать количество подаваемого в систему отопления теплоносителя.

Так как за основу устройства взят корпус от стандартного гидроэлеватора, то модернизация системы теплоснабжения производится без переделки существующего теплового пункта с минимальными затратами времени и средств.

Начало опытной эксплуатации ВАРС приходится на 1998-1999 гг.

За более, чем десятилетний срок ВАРС (1200 штук в 52 городах России) прошел эволюцию от ручного регулирования, осуществляющего погодное регулирование до автоматического АВАРС, осуществляющего программное (таймерное) регулирование с учетом режимов «день-ночь», «выходные и праздничные дни», с возможностью двусторонней передачи информационных и управляющих сигналов между АВАРС и диспетчерским пунктом централизованного отопления.

Гидравлическая схема теплового пункта состоит из двух контуров: контура отопления и контура ГВС. Контур отопления жилого дома (или другого помещения) состоит из регулируемого гидроэлеватора с дополнительным насосом подмеса, прямого и обратного трубопроводов с дополнительной арматурой (шаровые краны) и контрольно-измерительными приборами (КИП): манометры, термометры, датчики температуры (необходимые для получения информации управляющим контроллером). Из тепловой сети горячая вода (с температурой выше 100 градусов по Цельсию) поступает в приемный патрубок гидроэлеватора, и, проходя через его сопло, расположенное в корпусе гидроэлеватора, ускоряется. При этом в сопле происходит преобразование потенциальной энергии потока воды в кинетическую. На выходе из сопла давление воды резко снижается и становится меньше давления воды, находящейся в трубопроводе подмеса (трубопровод, соединяющий гидроэлеватор с обратным трубопроводом системы отопления), вследствие чего вода из трубопровода подмеса поступает в камеру смешения гидроэлеватора, где смешиваясь с водой, выходящей из сопла, поступает в диффузор гидроэлеватора (расширяющийся патрубок корпуса гидроэлеватора), в котором происходит снижение скорости воды и повышение ее давление (кинетическая энергия потока обратно преобразуется в потенциальную).

За счет того, что вода, поступающая в камеру смешения гидроэлеватора из обратного трубопровода через трубопровод подмеса, имеет более низкую температуру, чем вода, поступающая из тепловой сети в приемный патрубок гидроэлеватора, происходит снижение температуры суммарного потока воды, выходящего из диффузора гидроэлеватора до приемлемой величины, установленной СНИПом для систем отопления (меньше 100 градусов по Цельсию).

Дополнительный насос подмеса улучшает циркуляцию теплоносителя (воды), движущейся по замкнутому контуру: отопительные приборы жилого дома, обратный трубопровод, трубопровод подмеса, камера смешения, диффузор гидроэлеватора и снова отопительные приборы жилого дома.

Количество, а следовательно, и температура теплоносителя, поступающая в систему отопления жилого дома, регулируется изменением эффективного поперечного сечения сопла гидроэлеватора посредством входящего в его состав электропривода по сигналам управляющего контроллера в зависимости от температуры наружного воздуха по температурному графику, содержащемуся в памяти контроллера.

Работа контура ГВС осуществляется при помощи регулятора температуры ГВС прямого действия, в котором чувствительный термоэлемент, находящийся в камере смешения регулятора, посредством изменения своей формы перемещает регулирующий орган, который устанавливает требуемое по температуре соотношение между потоком горячей воды, поступающей из теплосети (прямого трубопровода), и потоком «холодной» воды, поступающей из системы отопления жилого дома. Таким образом, суммарный поток горячей воды, направляющийся в систему ГВС жилого дома, имеет постоянную требуемую температуру, также нормированной СНИПом.

. Основные особенности:

Постоянный расход теплоносителя в системе отопления во всех режимах работы; безаварийная работа системы отопления при перебоях в подаче электроэнергии или выходе из строя оборудования; минимальное потребление электроэнергии в режиме регулирования; минимальные затраты на внедрение и малый срок окупаемости; график отпуска - любой, по заданию автоматического регулятора.

Основные функции регулируемого элеватора: для жилых зданий - ликвидация осенне-весенних «перетопов», для учреждений социальной сферы, административно-общественных - дополнительное снижение температуры на отопление в нерабочее время.

 

Обеспечение установки автоматизированной системы дистанционного контроля и управления информацией с объектов.

Для организации дистанционного управления группой «ЭнФиМ» предполагается применить Программный продукт «Кливер Мониторинг Энергии» давно использующийся для организации сбора, обработки информации больших групп объектов в системах учета тепловой  энергии  в  ЖКХ (в одной системе контроля и управления – до 1000 объектов) .    В 2011г. ПО был модернизирован для аналогичного проекта в г.Чебоксары.

В Проекте на ПО заложена возможность  создания интеллектуальной системы управления теплопотреблением объектов.

Кроме этого, при установке описываемой системы информационного контроля и управления алгоритмами МТП через Программные носители (таймерное регулирование) предусматривается подключение установленных узлов учета в единую систему диспетчеризации порайонно, при необходимости, по региону.

Таким образом, город, в перспективе, при необходимости, получит возможность централизованного контроля и управления системами учета расходов тепловой энергии и управления ими, например, в общеобразовательных учреждениях.

 

Преимущества  предлагаемого варианта регулируемого гидроэлеватора, а также усовершенствованной схемы Проекта

В настоящее время известны две конструкции регулируемого гидроэлеватора: гидроэлеватор ОАО «Завод Этон» (республика Беларусь) (далее - ЭТОН) и гидроэлеватор ООО «НПК Вертикаль» под аббревиатурой «АВАРС» (Россия, Санкт-Петербург).  Принципиальное различие между ними заключается в  расположении подающего патрубка. У белорусского гидроэлеватора подающий патрубок расположен под углом 90º к продольной оси корпуса, что отрицательно сказывается на гидравлических характеристиках изделия, а конкретно на его инжектирующей способности (Рис.1). У гидроэлеватора АВАРС корпус полностью идентичен корпусу гидроэлеватора конструкции МосЭнерго и подающий патрубок соосен диффузору,  что позволило сохранить присущие ему положительные качества, являющиеся следствием серьезных гидравлических расчетов при его разработке в МосЭнерго  еще в советское время.        Кроме того, материал корпуса гидроэлеватора является чугун, что резко повышает срок его службы.

Следует отметить, что необходимым  условием для нормальной работы гидроэлеватора является перепад давления между прямым и обратным трубопроводами, который должен быть  не больше 4 кгс/см2 и не меньше 0,5 кгс/см2.. Нерегулируемый гидроэлеватор уже при перепаде давления в 1 кгс/см2 перестает нормально работать.

Конструкция предлагаемого гидроэлеватора АВАРС обеспечивает суммарное увеличение скорости потока активной среды (до 15 м/с) за счет конструктивного добавления вращательной составляющей, что приводит к увеличению общей кинетической энергии потока. При этом давление в камере смешения становится намного меньше давления в обратном трубопроводе. Из-за возникшей разности давлений пассивная среда подается в камеру смешения, где увлекается активной средой. Таким образом, присутствие вращательной составляющей у активной среды обуславливает высокую инжекционную способность аппарата, способствует лучшему смешению активной и пассивной сред во всем диапазоне расходов активной среды. При этом нижний предел допустимого перепада давления между прямым и обратным трубопроводом снижается до 0,3 кгс/см2 , что выгодно отличает это изделие от конкурента.

.

Эксплуатация предлагаемого энергосберегающего оборудования как в жилых домах, таки в бюджетных учреждениях    Конструкция предлагаемого гидроэлеватора АВАРС обеспечивает суммарное увеличение скорости потока активной среды (до 15 м/с) за счет конструктивного добавления вращательной составляющей, что приводит к увеличению общей кинетической энергии потока. При этом давление в камере смешения становится намного меньше давления в обратном трубопроводе. Из-за возникшей разности давлений пассивная среда подается в камеру смешения, где увлекается активной средой. Таким образом, присутствие вращательной составляющей у активной среды обуславливает высокую инжекционную способность аппарата, способствует лучшему смешению активной и пассивной сред во всем диапазоне расходов активной среды. При этом нижний предел допустимого перепада давления между прямым и обратным трубопроводом снижается до 0,3 кгс/см2 , что выгодно отличает это изделие от конкурента.

Монтаж предлагаемого варианта гидроэлеватора по трудоемкости при его модернизации (замене) предполагает максимум 1-1,5 часа трудозатрат.

Эксплуатация предлагаемого энергосберегающего оборудования как в жилых домах, так и в бюджетных учреждениях выгодна потребителям. Одновременно снижаются претензии теплопоставщиков по сетевого вопросам расхода теплоносителя (горячей воды) при низком коэффициенте его использования.

Использование АВАРС позволяет:

- снизить температуру в обратном трубопроводе от 5 до 9 0С и регулировать ее в соответствии с температурным графиком в зависимости от температуры наружного воздуха;

- экономия сетевой воды на отопление от 10 до 30%.

Совершенствованием предложенного варианта является введение в схему подмешивающего насоса, работающего в режиме включения при нехватке перепада давления, хотя этот вариант для АВАРСА встречается достаточно редко.

Предусмотрено включение запасного насоса в виде обоймы в режиме холодного ЗИПа с коэффициентом 1:10.  Этот вариант схемы полностью снимает претензии к элеватору, как к изделию с ограниченным диапазоном входного давления.

О дальнейшем развитии и усовершенствовании АВАРС, а также новых организационно-правовых методах в организации его производства и реализации.

В июле – сентябре 2012г.  тщательно изучив опыт эксплуатации АВАРС за последние 5-10 лет специалисты «ЭнФиМ» пришли к выводам, что в условиях действующего технического обеспечения, особенно в учреждениях социально-бюджетной сферы внедрение систем регулирования теплопотребления, да еще в автоматическом режиме наиболее рационально на базе элеваторов с регулируемым соплом  типа АВАРС.

Это выгодно по многим показателям, а с учетом внесенных усовершенствований и внесения дополнений в схемы использования и расширении функциональных возможностей АВАРС в качестве системного компонента, его применение становится высоко рентабельным и дает этому достаточно давно разработанному и широко используемому устройству фактически новую жизнь.

АВАРС в модифицированном виде АВАРС - Усовершенствованный (АВАРС – У) имеет минимизированную трудоемкость при его установке (1-2 часа без сварных работ), большой срок эксплуатации, встраиваемость в системы информационного обеспечения и управления, дает возможность автоматического управления процессами регулирования, может работать в системах самообучения, сбором и обработкой информации и принятием решений на основании программных задач, т.е. работать и быть основной составляющей интеллектуальной системы автоматизированного управления теплопотреблением на объекте.

Как уже выше поминалось,   группа компаний образовала Консорциум «Энергосхема и финансовый менеджмент» (Консорциум «ЭнФиМ») с целью разработки и дальнейшего совершенствования систем с АВАРС-У и преимущественным правом его реализации на рынке энергосберегающих технологий Санкт-Петербурга и Северо-Западного региона.

С целью снятия проблем с так называемой «ахиллесовой пятой» гидроэлеваторов по узкому диапазону регулирования в поставляемых устройствах применяется метод закручивания потока, что уже резко снижает порог восприятия  устройства и, в крайнем случае, поставляется и комплекте с насосом для дополнительного подмеса.

В совокупности с:

- достаточной дешевизной;

- ментальной привычкой работы с гидроэлеваторами;

- свойством быть реальной защитой сетей при отказе электроэнергии;

- её существенной экономии;

-внедрению разработанной сотрудниками консорциума оригинальных систем почасового управления теплопотоком «день-вечер-ночь, выходной день», дающую реальную экономию до 40,0% - в отопительный сезон и до 25,6% - в среднем по году,

системы с АВАРС-У можно рассматривать как наиболее удачное на сегодняшний день решение для автоматизированного регулирования теплопотреблением в жилом фонде ЖКХ, учреждениях социально-бюджетной сферы, а также в зданиях и сооружениях административно-хозяйственной и производственной направленности.

 


 

РЕЗЮМЕ ПРОЕКТА ДЛЯ ЖКХ.

1.На основании полученных данных, рассчитанных и принятых показателей, произведены экономические расчеты на разработку и реализацию инвестиционного Проекта  по возможной оптимизации  алгоритмов теплопотребления в жилых домах, а  также в зданиях административно-хозяйственной и производственной сферы, путем установления систем автоматического регулирования (САР) и централизованных систем контроля и управления энергией (ЦАИСКУЭ) районного (городского)  управления, на основе программного продукта «Кливер Мониторинг Энергии», путем модернизации или создания тепловых пунктов.

2.Техническое решение строится на применении регулируемых гидроэлеваторов с закручиванием исходящей тепловой струи (разработка и производство - Санкт-Петербург), позволяющих кроме заданных параметров получить и самую низкую стоимость реализации Проекта.

3.Пользуясь методом проектного финансового моделирования возможно произвести разработку укрупненных ТЭО для проекта практически любого из объектов города, в том числе, районов. Проект можно реализовывать в отдельно взятом районе города, группе районов города одновременно.

4. Суммарная экономия в денежном выражении может превосходить используемую для инвестиционного проекта до 2-х раз.

5. Очевидно, что при правильно подобранных условиях проекты полностью самоокупаемые и начало окупаемости наступает с момента факта начала сезона отопления и появления экономии. Расчетная окупаемость проекта - до 4-х лет.

6. Не требуется привлечение дополнительного финансирования, а любое начальное финансирование полностью компенсируется экономией.

7. Стоимость аналогичного по задачам, но выполненного с применением обычно предлагаемой сверхсовременной технической базой проекта в 3,0 раза дороже.

8. Дополнительная экономия средств при реализации проекта от 20% экономии, направляемой на его реализацию, должна составить не менее 15-20% от общей экономии.

9. Разработанная организационно-правовая и финансовая схемы адаптированы к любому модифицированному проекту и требуют только проработки базового Проекта  под фактические данные параметров  объекта (-ов).

10. Реализация любого из проектов предусматривает как обязательную составляющую разработку и установку централизованной автоматической информационной системы контроля и управления энергией (ЦАИСКУЭ)  УУТЭ и САР.

11. Проект можно одновременно отнести как:

к социальным (основная функция устанавливаемых САР - создание комфортных условий пребывания жителей в жилых зданиях (например, при отсутствии «перетопов») и работников - на трудовых местах);

-к финансово -экономическим (одна из главных задач - обеспечение минимизации расходов на реализацию проекта, внедрение энергосберегающих технологий с целью получения многолетней экономии финансовых ресурсов);

к коммерческим (разработка параметров, экономически выгодных и прибыльных для участников реализации проекта).

 


 

Об оптимизации управления теплопотреблением в жилых зданиях.

Проектные подходы и расчеты. ДОПОЛНЕНИЯ.

В расчетах алгоритмов для управления теплопотреблением применены основные вышеизложенные предположения, с некоторыми уточнениями места и времени применения. Ограничительные параметры указаны в расчетах (см. таблицы).

 

1.Суточный график понижения температуры в ночное время на 2-3 0С может с согласия жителей применяться  в жилых домах.

1.1. Примерный расчет суточного управления температурой в жилых помещениях.

п/п

Время, час.

 

Температура внутри помещения (жилое здание)

Потребление q, % *

1.

22.00 – 00.00

20,0

100

2.

00.00 – 04.00

17,0

20

3.

04.00 -  04.15.(натоп)

18,0

100

4.

04.15–  05.00

18,0

20

5.

05.00 – 05.15 (натоп)

19,0

100

6.

05.15 – 06.00

19,0

20

7.

06.00 – 06.15 (натоп)

20,0

100*)

8.

06.15 – 07.00

20,0

100

9.

07.00 – 22.00 (натоп)

20,0

100

 

Примечание *): при недостаточной скорости разогрева помещения допускается в этот период поднять теплопотребление на 20%.

 

1.2. Расчеты экономии теплопотребления, возникающей при прерывистом регулировании подачи теплоэнергии в жилых помещениях в различные промежутки годового теплоснабжения:

 

1.2.1. В понедельной эксплуатации ( в отопительный период):17,3 %.

1.2.2. В среднегодовой эксплуатации ( всего – 52 недели в год, в т.ч., 31,4 – отопительный сезон, 20,6 – межотопительный сезон ): 10,5 %.

1.2.3. Таким образом, общая среднегодовая экономия при применении обоих видов регулирования может для жилых помещений составить:

при применении погодного регулирования – от 19 % и выше теплопотребления;

при применении погодного и программного (таймерного) регулирования – от 29,5 % и выше.

1.2.4. Расчеты по экономическим и финансовым вопросам, проведенные для социальной бюджетной сферы, могут транслироваться и на взаимоотношения в ЖКХ.

ДОПОЛНЕНИЕ.

2.Суточный график понижения температуры в ночное время до 12 0С  может стать основой оптимизации теплопотребления в административно-хозяйственных и производственных зданиях.

2.1. Примерный расчет суточного управления температурой в административно-хозяйственных и производственных зданиях.

п/п

Время, час.

 

Температура внутри помещения

Потребление q, % *

 

1. Рабочие дни

 

 

1.

07.00 – 18.00

18,0

100

2.

18.00 -  01.00

12,0

20

5.

01.00 – 01.15 (натоп)

13,0

100

6.

01.15–  02.00

13,0

20

5.

02.00 – 02.15 (натоп)

14,0

100

6.

02.15 – 03.00

14,0

20

7.

03.00 – 03.15 (натоп)

15,0

100

8.

03.15 – 04.00

15,0

20

9.

04.00 – 04.15 (натоп)

16,0

100

10.

04.15 – 05.00

16,0

20

11.

05.00 – 05.15 (натоп)

17,0

100

12.

05.15 – 06.00

17,0

20

13.

06.00 – 06.30 (натоп)*)

18,0

100

14.

06.30 -  07.00 (натоп)

18,0

100

Примечание: при недостаточной скорости разогрева помещения допускается в этот период поднять теплопотребление на 20%.

2.2. Расчет суточного теплопотребления под такой график температуры и возникающей при этом экономии дает следующие результаты:

2.2.1. В понедельной эксплуатации ( в отопительный период):48,5 %.

2.2.2. В среднегодовой эксплуатации ( всего – 52 недели в год, в т.ч., 31,4 – отопительный сезон, 20,6 – межотопительный сезон ): 29,3 %.