WYZNACZENIE RZECZYWISTEJ MOCY ZAMÓWIONEJ PODSTAWIE WSKAZAŃ CIEPŁOMIERZY

Transkrypt

1 WYZNACZENIE RZECZYWISTEJ MOCY ZAMÓWIONEJ PODSTAWIE WSKAZAŃ CIEPŁOMIERZY NA Autor: Ryszard Śnieżyk ( Rynek Energii nr 1/2010) Słowa kluczowe: ciepłownictwo, opłaty za ciepło, moc cieplna zamówiona, ciepłomierze Streszczenie. W artykule przeanalizowano rzeczywiste parametry dostawy ciepła w jednym z systemów ciepłowniczych. Szczególną uwagę zwrócono na zagadnienie wyznaczania przepływu wody sieciowej stanowiącego podstawę do ustawiania ogranicznika przepływu, który służy dostawcy do egzekwowania mocy zamówionej przez odbiorcę. Na podstawie wskazań ciepłomierza porównano zamówioną i właściwą moc cieplną do przykładowego węzła ciepłowniczego. Dostawca nie podaje spadku temperatury wody sieciowej na zasilaniu powodowanego przez straty ciepła na przesyle. Zawyżenie mocy zamówionej, wymuszone przez Dostawcę wynosiło 77% i powoduje zwiększenie opłaty za ciepło zł (około 18%). 1. WPROWADZENIE Wykorzystując swoją pozycjęę na rynku ciepła wiele przedsiębiorstw ciepłowniczych nakłania odbiorców do zwiększenia mocy zamówionej w stosunku do rzeczywistych potrzeb. Zgodnie z wyrokiem Sądu Antymonopolowego [9], odbiorca ciepła ma prawo zamówić tyle mocy, ile uważa za właściwe. Jeżeli eli klient zamówi za mało mocy, to może spodziewać się zbyt niskiej temperatury w pomieszczeniach i nie może za to obciążać dostawcy. Szeroki opis problemów występujących w rozliczeniach miedzy Dostawcami ciepła a Odbiorcami, którymi są spółdzielnie mieszkaniowe, zawiera publikacja Kardasza [1]. 2. EGZEKWOWANIE MOCY ZAMÓWIONEJ Najczęściej stosowaną metodą egzekwowania mocy zamówionej przez przedsiębiorstwa ciepłownicze jest montowanie ograniczników przepływu wody sieciowej, tj. zaworów bezpośredniego działania, które uniemożliwiają pobór większego niż wyliczony strumień nośnika ciepła. Nieprawdziwe są opinie, że ze względów księgowych odbiorcy zaniżają zamówioną moc cieplną, aby zmniejszyć opłatę stałą. Wiele wątpliwości budzi sposób wyliczania maksymalnego przepływu wody sieciowej. Przepisy prawa [5] nakazują stosowanie zależności: gdzie: G o - obliczeniowe natężenie przepływu wody w danym przyłączu do węzła cieplnego, m 3 /h, N z -zamówiona moc cieplna dla obiektów zasilanych z danego węzła cieplnego, MW, c w - średnie ciepło właściwe wody w parametrach pracy węzła w warunkach obliczeniowych, kj/kgk, ρ śr - średnia gęstość wody w parametrach pracy węzła w warunkach obliczeniowych, kg/m 3, T zo - temperatura wody w rurociągu zasilającym dany węzeł cieplny, określona w tabeli regulacyjnej, dla danej sieci ciepłowniczej dla warunków obliczeniowych, o C, dt zo obniżenie temperatury wody dostarczanej do danego przyłącza wskutek strat ciepła podczas przesyłania, K, T po temperatura wody w rurociągu powrotnym z danego węzła cieplnego, określonego w warunkach obliczeniowych, o C.

2 Niestety, przepis ten, a zwłaszcza sposób wyznaczania przepływu wody sieciowej nie jest w praktyce stosowany. Szczególne zaniedbania występują w określeniu wielkości dt zo i T po, którą mają istotny wpływ na wartość natężenia przepływu. Osobnej analizy wymaga ocena stosowanych wykresów regulacyjnych. Dostępne przykłady, poza wyjątkami, nie napawają optymizmem. Szczególnie ważne jest zachowywanie standardów jakościowych, a zwłaszcza dotyczących temperatur wody sieciowej [6]. Wymagania dotyczące temperatur wody sieciowej są następujące:... odchylenia temperatury nośnika ciepła dostarczanego do węzła cieplnego w stosunku do tabeli regulacyjnej nie powinno przekraczać:... w sieciach gorącej wody : +2 % i -5%, pod warunkiem, że temperatura wody zwracanej z węzła cieplnego do sieci ciepłowniczej jest zgodna z tabelą regulacyjną, z tolerancją +7% i -7%; Zagadnieniu egzekwowania mocy zamówionej poświęcono pracę [7]. Jej zasadniczym celem było opracowanie metody, która w obiektywny sposób będzie stanowić podstawę rozliczeń opłat między dostawcą a klientem. Pomimo wielu publikacji na temat sposobu sporządzania wykresów centralnej regulacji, (klasyka: S. Mielnicki [2] albo A. Markwart i W. Olak [3] lub nowsze M. Radecki [4]), to odnosi się wrażenie, że wiedza ta nie jest wykorzystywana w praktyce. Wykorzystując cytowane wyżej pozycje literaturowe, wyznaczono przebieg temperatur wody sieciowej w sezonie ogrzewczym. Przyjęto następujące założenia: T1 - temperatura wody sieciowej na zasilaniu (bez załamania), o C, T 1 o = 140 o C, T 1 min = 70 o C, T 2 (t pco ) - temperatura wody sieciowej na powrocie, o C, T 2 o = 70 o C, t zco - temperatura wody instalacyjnej (centralnego ogrzewania), o C, t c1 - temperatura ciepłej wody użytkowej na I-szym stopniem wymienników, o C, t c1 max = 55 o C, T 2` - temperatura wody sieciowej powracającej do źródła ciepła (za I-szym stopniem), o C, t w - temperatura w pomieszczeniach, t w = 20 o C, T 2cw - temperatura wody sieciowej powrotnej za wymiennikiem c.w.u o C, T 2cw = 45 o C (const). 3. ZMIANY PRZEPŁYWU WODY SIECIOWEJ W SEZONIE OGRZEWCZYM Na podstawie wyliczonych temperatur wody sieciowej wyznaczono przepływy wody sieciowej do centralnego ogrzewania G sco, wentylacji G sw i przygotowania ciepłej wody użytkowej G oraz przepływ sumaryczny G s. Wyliczono również sumaryczny przepływ wody sieciowej do centralnego ogrzewania i wentylacji G s `. Przebieg zapotrzebowania wody sieciowej w sezonie ogrzewczym pokazano na rys. 1. Obliczenia wykonano dla przykładowego węzła ciepłowniczego o następujących potrzebach

3 cieplnych: Q co = 2,925 MW; Q w = 3,865 MW; Q max cw = 1,060 MW; ΣQ = 7,670 MW. Dla tego węzła ciepłowniczego wyznaczono przepływ wody sieciowej równy: G sf = 87,8 m 3 /h. Na podstawie przepisów [5] obliczeniowy przepływ wody sieciowej powinien wynosić: W obliczeniach powyżej przyjęto, że T zo = 0 K, czyli bez kompensacji strat ciepła na przesyle. W rzeczywistości, ci, odległość (po sieci) od źródła ciepła do rozpatrywanego węzła ciepłowniczego wynosi około 18 km. Przyjmując szacunkowy spadek temperatury wody sieciowej na trasie przewody równą T zo = 6,5 K, to przepływ wody sieciowej powinien wynosić G o ` = 108,1 m 3 /h! Zdaniem Autora, do zależności (1) powinno się zastosować najbardziej niekorzystne, z punktu widzenia odbiorców, temperatury wody sieciowej. Oznacza to konieczność przyjęcia najmniejszej, dopuszczalnej temperatury wody sieciowej (o 5% niższej, tj. T zo = 133 o C) oraz najwyższej temperatury wody sieciowej na powrocie (7% wyższej, tj. T po = 74,9 o C). Ostatecznie obliczeniowe natężenie przepływu powinno wynosić: Następnie wykonano, zgodnie z zasadami obowiązującymi w ciepłownictwie [2], obliczenia przepływów wody sieciowej w przypadku, kiedy maksymalna temperatura w przyjętym wykresie regulacyjnym wynosi T max zo = 125 o C. Pokazano to na rys. 1. Na rysunku tym oznaczono: G s - przepływ nominalny, G sf - przepływ wyliczony przez PEC, G s125 - przepływ przy temperaturze na zasilaniu T zo = 125 o C.

4 4. WYKRES REGULACYJNY WG PEC Na rys. 2. pokazano wykres regulacyjny (temperatury wody sieciowej w zależności od temperatury zewnętrznej) stosowany w jednym z przedsiębiorstw energetyki cieplnej w II strefie klimatycznej 0 (t zewn = -18,0 o C). Na rys. 2. przyjęto następujące oznaczenia temperatur wg PEC: T zx - maksymalna temperatura wody sieciowej na zasilaniu, o C, T zn - minimalna temperatura wody sieciowej na zasilaniu, o C. Zdumiewa duży zakres tolerancji oraz skokowa zmiana temperatury na zasilaniu i powrocie. Ponadto na rys. 2. przedstawiono temperaturę zasilania wyliczoną z temperatur PEC T xsf oraz maksymalną T xxf (T xxf = T zsf + 2%) i minimalną T xnf (T xnf = T zsf - 7%), zgodnie z przepisami [6]. Pokazano również na rys. 2. rzeczywiste temperatury zasilania systemu ciepłowniczego w okresach: 4 10 stycznia 2009 r. (T zec1 ) i kwietnia 2009 r. (T zec4 ). W znaczny przedziale czasu standardy jakościowe nie były zachowane. W styczniu 2009 r. na 168 godzin tylko przez 25 rzeczywiste temperatury na zasilaniu mieściły się w zakresie wymaganych standardów jakościowych. Na rys. 3. przedstawiono dobowe, a na rys. 4. godzinowe, rzeczywiste temperatury na tle zakresu wymaganego przez standardy jakościowe w okresie 4-10 stycznia 2009r. W tym tygodniu stycznia 2009 r. zakres zmian temperatury zewnętrznej, godzinowych (t zewn H, o C) i dobowych (t zewn D, o C), wynosił: t zewn H = 1,2-18,4 o C; t zewn D = -0,4-13,6 o C

5 W przypadku dobowego rozliczenia dostawy ciepła (zgodnie z przepisami [5]) w ciągu tygodnia tylko trzy doby, to rzeczywiste temperatury na zasilaniu mieściły się w zakresie standardów jakościowych. Przez dwie doby temperatury na zasilaniu były znacznie zaniżone, także przez dwie doby były zawyżone. Nie świadczy to dobrze o jakości regulacji dostawy ciepła. 5. OGRANICZENIE DOSTAWY CIEPŁA Przeanalizowano wskazania ciepłomierza w okresie od listopada 2006 do maja 2009 r. W analizowanym węźle ciepłowniczym w ciągu ostatnich czterech lat średnia w miesiącu Q s i maksymalna moc cieplna Q max zmieniała się w dość dużym zakresie. Pokazano to na rys. 5. Jedną z przyczyn jest rozbudowa obiektu i zwiększanie kubatury ogrzewanych obiektów.

6 Maksymalna moc cieplna Q max w danym miesiącu jest niemal proporcjonalnie większa od mocy średniej w miesiącu Q s. W węźle tym Dostawca zainstalował ogranicznik przepływu, który został ustawiony na przepływ wody sieciowej G f = 87,8 m 3 /h. Przeanalizowano wskazania ciepłomierza. Maksymalną moc cieplną (w ciągu godziny) osiągnięto w dniu 7 stycznia 2009 r. i wynosiła ona Q max = 3,288 MW, przy przepływie wody sieciowej wynoszącym G wyliczonej wartości: G obl max = 108,1 m 3 max = 87,8 m 3 /h (przy /h). Ponieważ średnia, dobowa temperatura zewnętrzna wynosiła t D zewn = -13,6 o C, to względne zapotrzebowanie ciepła (do centralnego ogrzewania i wentylacji) powinno wynosić: Na tej podstawie moc cieplna, jaką powinien odebrać klient, wynosi: Q = (Q co + Q w ) * φ + Q cw Q = (2,925 +3,685) 0, ,060= 5, ,060= 6,923MW Również na podstawie analizy wskazań ciepłomierza wyznaczono, jaka moc cieplna powinna być zamówiona przez odbiorcę. W wyniku tych rozważań uzyskano wartość mocy Q zam = 4,322 MW. Tak, więc zawyżenie mocy zamówionej wynosi: q = ((7,670-4,322)/ 4,322) * 100% = 77,5% Łączna cena stała (wytwarzania i przesyłu ciepła) w tym systemie ciepłowniczym wynosi c s zł/mw (brutto), a roczna kwota pobierana przez dostawcę ciepła wynosi około K o zł!

7 Bardzo istotna jest ocena jakości pracy węzła ciepłowniczego. Na rys. 6. pokazano średnie w miesiącu wartości przepływu wody sieciowej G s i jej schłodzenie T w okresie od listopada 2006 do maja 2009 r. Należy zwrócić uwagę, że schłodzenie w styczniu 2009 wynosiło: T = 26K! Średnia temperatura zewnętrzna w tym miesiącu wynosiła t zs = -2,04 o C. Według wykresu regulacyjnego PEC schłodzenie wody sieciowej powinno wynosić: T = K. W podobny sposób przeanalizowano dostawę ciepła do czterech innych węzłów ciepłowniczych, ale rezultaty były podobne. W tabeli 1 podano zawyżenie mocy zamówionej (Q) w stosunku do mocy cieplnej, jaka powinna być moc zamówiona (Q zam ). Sumaryczne zawyżenie mocy zamówionej w tylko 5 węzłach ciepłowniczych wynosi: ΣQ zam - ΣQ = 12,720-7,340 = 5,380 MW, czyli Q > 73%. W tym przypadku, roczna kwota pobierana przez dostawcę ciepła wynosi około K o zł! Takie wyniki potwierdzają wnioski wysnute na podstawie analizy dostawy ciepła w nieistniejącym od wielu lat systemie ciepłowniczym (zasilanego z ciepłowni POLAR), opisane w pracy [7]. Oczywiście, nie można zmienić mocy zamówionej bez odpowiedniej wiedzy i przeprowadzenia prac modernizacyjnych oraz poniesienia pewnych, relatywnie niewielkich nakładów finansowych. Najważniejsze jest dokładne przeanalizowanie parametrów dostawy ciepła, indywidualnie do każdego węzła ciepłowniczego.

8 6. PODSUMOWANIE Na podstawie przeprowadzonych analiz można wysnuć następujące wnioski: - dostawca ciepła często nakłania odbiorcę do zamawiania znacznie większej niż potrzebna moc cieplna, - wyznaczany przepływ wody sieciowej (obliczeniowe natężenie przepływu) jest niezgodny z przepisami, - szczególnie istotny jest fakt pomijania rzeczywistego spadku temperatury na zasilaniu spowodowanego przez straty ciepła na przesyle, - charakter zmian przepływu w sezonie ogrzewczym wskazuje, że maksymalny przepływ występuje w punkcie załamania wykresu, a nie w warunkach obliczeniowych i należy dążyć do zmiany odpowiedniego przepisu prawnego w tym zakresie, - często wykresy regulacyjne nie spełniają obowiązujących standardów jakościowych, tj. dostawcy ciepła nie postępują zgodnie z przepisami, - niedopuszczalne jest żądanie dostawcy zamawiania maksymalnej godzinowej mocy cieplnej do przygotowania ciepłej wody użytkowej, - rzeczywiste temperatury wody sieciowej na zasilaniu są zaniżane w stosunku do obowiązujących wykresów regulacyjnych, szczególnie przy niskich temperaturach zewnętrznych, - zawyżanie zamówionej mocy cieplnej powoduje zwiększenie ponad potrzeby nakładów inwestycyjnych ponoszonych przez wytwórców ciepła, co prowadzi do eliminacji największej zalety ciepłownictwa jaką jest znacznie mniejsza moc cieplna w źródle ciepła w porównaniu z sumą mocy indywidualnych kotłowni, - zawyżanie zamówionej mocy cieplnej powoduje nieuzasadnione zwiększenie kosztów dostawy ciepła z systemów ciepłowniczych, - wynikiem usunięcia opisanych nieprawidłowości powinno być urealnienie struktury kosztów w taryfach dla ciepła, - przedsiębiorstwa ciepłownicze powinny być zainteresowane rzeczywistą strukturą kosztów ich działalności, - zawyżanie zamówionej mocy cieplnej może powodować przewagę konkurencyjną innych sposobów zaspokojenia potrzeb cieplnych (gaz ziemny, biomasa, ekogroszek) i problemy ciepłownictwa.

9 LITERATURA [1] Kardasz A.: Cichy monopolista na lokalnym rynku ciepła. Rynek Energii 2009, nr 5(84). s [2] Mielnicki J.S.: Centralne ogrzewanie. Regulacja i eksploatacja. ARKADY, Warszawa, [3] Markwart A., Olak W.: Wybrane zagadnienia centralnej regulacji dostawy ciepła z miejskich systemów cie-płowniczych. Ciepłownictwo Ogrzewnictwo Wentylacja, 1971, T. 3, nr 12. [4] Radecki M.: Optymalizacja parametrów pracy systemu ciepłowniczego tabela regulacyjna. Rynek Energii, 2006, nr 5(66). [5] Rozporządzenie Ministra Gospodarki z dnia 9 października 2006 w sprawie szczegółowych zasad kształtowania i kalkulacji taryf oraz rozliczeń z tytułu zaopatrzenia w ciepło. (Dz.U. nr.193, poz.1423). [6] Rozporządzenie Ministra Gospodarki z dnia 15 stycznia 2007 r. w sprawie szczegółowych warunków funkcjonowania systemów ciepłowniczych (Dz.U. 16, poz. 92). [7] Śnieżyk R.: Metoda egzekwowania mocy zamówionej odbiorców ciepła. Rynek Energii 2006, nr 6(67). [8] Śnieżyk R.: Wpływ niepełnej automatyzacji węzłów i sieci ciepłowniczej na pracę źródeł ciepła. Nowocze-sne Ciepłownictwo, 1997, T. 6, nr 1. [9] Wyrok Sądu Antymonopolowego (sygn. akt. XVII Ama 82/99) z dnia r. THE APPOINTMENT OF THE REAL HEAT LOAD ORDERED ON THE BASIS OF HEAT METERS MEASUREMENT Key words: district heating, heating costs, Energy Law, heat demand, heat meters Summary. Real parameters of delivery of thermal energy in a district heating system was analysed in the paper. The special attention was payed on the problem of appointing flow of hot water making a base of placing the limiter of flow which allows a supplier to enforce power demand ordered by the customer. On the basis of indications of the heat meters measurement the ordered and proper heat energy load to the district heating substation was compared. The supplier does not give the temperature drop of the hot water on the feed caused by heat losses during energy transport. Overestimation of ordered heat power forced by a supplier was about 77% and caused an increase of heat payment (about 18%) annually. Ryszard Śnieżyk, dr inż. Adiunkt Szkoła Wyższa im. Bogdana Jańskiego w Warszawie (The Bogdan Jański Academy), Wydział Zarządzania. Zainteresowania: energetyka, modernizacja systemów ciepłowniczych, szczególnie metodą ESCO, odnawialne źródła energii, efektywność energetyczna, globalne ocieplenie. Hobby: dydaktyka, psychologia, historia, polityka. rsniezyk1@wp.pl