Теплоснабжение будущего

В каком направлении отрасль теплоснабжения будет развиваться дальше?

Еще совсем недавно регулируемое потребление тепла и погодная компенсация[1]казались в России чем-то фантастическим, а сегодня их использование уже предписано действующими нормативами. Многие специалисты задаются резонным вопросом: в каком направлении отрасль теплоснабжения будет развиваться дальше? В компании «Данфосс» уверены, что будущее за математическим моделированием графиков работы теплосетей и систем отопления зданий на основе прогнозов погоды.

Более того, специалисты ведущего мирового производителя энергосберегающего оборудования утверждают, что такая технология уже имеется в их распоряжении и может использоваться в России. Рассказать о ней мы попросили Дмитрий Ахременкова, директора департамента тепловой автоматики компании.

Дмитрий, прежде чем говорить о технологиях, давайте определим временные рамки. Будущее — это когда? Потому что для многих в нашей стране будущее —это установка в доме теплового пункта или даже радиаторных терморегуляторов. У нас ведь до сих пор еще очень много зданий отапливается по-советски, а их обитатели даже не всегда представляют себе, что бывает по-другому.

Это хороший вопрос. С одной стороны, будущее—это уже сейчас. Потому что технология, о которой идет речь,— действующая, она применяется на реальных объектах, доказала свою эффективность и может использоваться массово. То есть начало отсчета — сегодняшний день. С другой стороны, по-настоящему будущее наступит только после того, как такие решения станут нормой и будут использоваться по умолчанию.

Что нужно, чтобы совершить этот переход? Технология предполагает использование принципиально новых инженерных решений?

Вовсе нет. Она представляет собой логическое продолжение принципа количественного регулирования отпуска тепла непосредственно в местах потребления. В ходе российской реформы теплоснабжения он повсеместно внедряется вместо качественного, то есть централизованного, регулирования, применявшегося в СССР. И хотя эта реформа еще далека от завершения, мы можем двигаться дальше на тех участках, где в данный момент уже применяется количественное и качественно-количественное регулирование. То есть еще больше повышать эффективность использования тепла и снижать расходы на отопление.

Что лежит в основе предлагаемого вами решения?

Как я уже говорил, действующие нормативыпредписывают отпускать потребителям тепло с использованием принципа качественно-количественного регулирования. Это значит, что,помимо централизованногорегулированиятемпературы, на источникахдолжен быть реализован механизм управления подачейтеплоносителя непосредственно на тепловых вводах зданий, исходя из нужд потребителей. Это предусмотрено в конструкции автоматизированных индивидуальных тепловых пунктов или узлов управления. Автоматика не только контролирует расход в соответствии с запрограммированным температурным графиком теплосети, но и корректирует его в режиме реального времени по схеме погодной компенсации, то есть на основании замеров уличной температуры воздуха погодными датчиками непосредственно на здании. В результате получается значительнаяэкономия, поскольку средняя по городу температура может существенно отличаться от температуры в разных районах. Даже особенности расположения конкретных зданий играют огромную роль. Не так давно этот вопрос специально исследовали в МГУ, где установили, что колебания температуры в пределах одного города могут достигать 10 градусов. Мы предлагаем пойти еще дальше и учитывать не только текущую температуру воздуха, но и прогноз погоды на ближайшие часы и дни.

Не будет ли избыточной такая точность регулирования? Ведь скорректировать режим отопления недолго, когда автоматика установлена непосредственно в здании.

Только на первый взгляд, ведь здания бывают разными. Например, если вы скорректируете режим отопления коттеджа, то эффект почувствуете примерно минут через десять. Для типового панельного дома советской постройки в пять—десять этажей понадобится около часа или чуть больше. А если мы говорим о современном жилом комплексе, занимающем целый квартал, то здесь полный цикл займет сутки. И вопрос не только в комфорте, большая инерция отопительных систем ведет к большимтеплопотерям при резких изменениях графика и в моменты пиковых нагрузок. А чтобы сгладить их и менять режим теплоснабжения плавно, нужны не только текущие замеры с датчиков, но и прогноз погоды, на основании которого можно построить математическую модель и оптимальный график с минимальными потерями тепла.

Как это происходит на практике?

Это облачная программная технология, разработанная финской компанией Leanheat. По сути это программное обеспечение позволяет в автоматическом режиме оптимизировать работу сети теплоснабжения. Одно из его главных преимуществ заключается в том, что оно не привязано к какому-то конкретному оборудованию, поэтому может использоваться в любых системах, где имеется тепловая автоматика. Оптимизация достигается путем систематических замеров температуры воздуха в помещениях, где устанавливаются специальные датчики, а также посредством учета прогноза погоды. На основании этих данных строится математическая модель тепловой сети, позволяющая прогнозировать потребность в тепле в будущем периоде. В соответствии с этой моделью происходит автоматическая дистанционная корректировка графика подачи тепла.

Математическая модель конкретной теплосети должна быть построена заблаговременно и загружена в систему?

Нет, программа делает это автоматически, без участия человека. Она анализирует данные, поступающие с датчиков внутри здания, и сопоставляет их с данными уличных датчиков. Таким образом, строится температурная карта здания в каждый момент времени, а по динамике наружных и внутренних температур можно построить модель для каждого помещения и вычислить такие его характеристики, как, например,способность ограждающих конструкций проводить и накапливать тепло. То есть учитывается даже способность здания работать в качестве аккумулятора тепла. Таким образом, удается сгладить пиковые нагрузки, при необходимости начать прогрев помещений заранее, а в других случаях — заблаговременно отключить его, чтобы избежать «перетопа» и не тратить энергию впустую.

Вкаких масштабах может использоваться такое решение?

Практически в любых. Система позволяет задавать индивидуальный график отопления для каждого отдельного помещения в здании, при условии что вся система его теплоснабжения подключена к облаку Leanheat. Можно использовать и на уровне комплекса зданий, квартала, микрорайона или всей теплосети.

Что для этого требуется?

Ничего, при условии что на объектах сети или в здании используются технологии регулируемого потребления тепла и установлены автоматизированные тепловые пункты. То есть нужно, чтобы было чем управлять. Там, где еще применяются гидроэлеваторы и ручные задвижки, естественно, ничего не получится.

Как это решение интегрировано с продукцией «Данфосс», в частности с блочными тепловыми пунктами и узлами управления?

Компания Danfoss в 2016 году приобрела пакет акций Leanheatи таким образом стала участником этого проекта. Соответственно, мы можем предложить комплексные решения на его основе. Это относится как к новому строительству, так и к тем объектам, где наша тепловая автоматика была установлена ранее, а также к зданиям, в которых она применяется в рамках капитального ремонта. Мы готовы также работать с объектами теплоснабжения, на которых установлено оборудование других производителей.

Вопрос, который обязательно заинтересует читателей: а какие ресурсы используются для прогнозирования погоды? Вряд ли у компании есть собственные метеостанции в количестве, позволяющем строить точные прогнозы.

Собственные и не нужны. В каждой стране имеются различные метеослужбы, кроме того, есть ряд глобальных сервисов, имеющих собственные спутники и предоставляющих высокоточные данные, которые и используются системой. Причем берется не один источник, а сразу несколько, чтобы получить в итоге наиболее точную картину.

На словах все очень красиво. А как на практике, есть ли примеры использования, какова эффективность?

В России пока нет, а вот за рубежом система работает. Например, одним из ее партнеров является крупный финский энергохолдингFortum, который, кстати, владеет значительными генерирующими мощностями и в нашей стране. Один из конкретных примеров использования — около 15 тысяч апартаментов на территории Финляндии. Эффективность — дополнительно 15–20% экономии тепла. Это плюс к той экономии, которую обеспечивает стандартный набор тепловой автоматики с погодной компенсацией. То есть если мы в России говорим, что сегодня наши комплексные решения для ЖКХ дают в среднем 30% экономии, то вместе с Leanheat это будет в среднем уже 40%. Согласитесь, неплохой реальный результат для виртуального решения.