Budowa i zastosowania układów pomiarowych

Transkrypt

1 Budowa i zastosowania układów pomiarowych energii cieplnej wykorzystywanej na cele co i cwu w budynkach spółdzielczych osiedli mieszkaniowych dr inż. źródło: ShutterStock Doradztwo Techniczne Ziółkowski Maciej ul. Klonowa Lniska tel dt.ziolkowski@gmail.com Pomorska Okręgowa Izba Inżynierów Budownictwa - Gdańsk, Styczeń 2016

2 Wstęp cel szkolenia Szkolenie ma na celu: - przedstawienie zagadnień z zakresu budowy i zastosowania układów pomiarowych energii cieplnej do ogrzewania mieszkań i przygotowania ciepłej wody użytkowej w budynkach spółdzielczych osiedli mieszkaniowych; OCENA RYZYKA I NIEZAWODNOŚCI OBIEKTU PRZEMYSŁOWEGO - zaprezentowanie wpływu problemów związanych eksploatacją systemów grzewczych na możliwości pomiaru i rozliczenia zużycia ciepła; - usystematyzowanie faktów i mitów związanych wykorzystaniem różnych technik pomiarowych; - przedstawienie informacji pozwalających na samodzielną ocenę poprawności zastosowania określonych technik pomiarowych w indywidualnie rozpatrywanych przypadkach; - zaproponowanie rozwiązań umożliwiających rozwiązywanie konfliktów związanych z naliczaniem opłat za zużycie ciepła. Źródło: 2

3 Wstęp zakres szkolenia Zakres szkolenia obejmuje: 1. Podstawy teorii związanej z wymianą ciepła w kontekście konwencjonalnych systemów grzewczych. 2. Budowa typowych układów co i cwu w budynkach spółdzielczych osiedli mieszkaniowych OCENA RYZYKA I NIEZAWODNOŚCI OBIEKTU PRZEMYSŁOWEGO 3. Budowa i zastosowanie typowych układów wykorzystywanych do określania zużycia energii cieplnej na cele grzewcze i do przygotowania cwu. 4. Typowe problemy związane z zastosowaniem różnych rozwiązań systemów pomiarowych do rozliczeń zużycia energii cieplnej. 5. Prezentacja typowych sytuacji spornych, dotyczących rozliczeń za zużytą energie cieplną, w relacji spółdzielnia-lokator wraz z propozycją postaw umożliwiających szybkie rozwiązanie sporu 6. Dyskusja 3

4 Podstawy teorii - ciepło Ciepło jest sposobem przekazywania energii cieplnej, które odbywa się bez przenoszenia substancji, na skutek różnicy temperatur. Ciepło nie jest forma energii jest to energia termiczna w przejściu. źródło: 4

5 Podstawy teorii - ogrzewanie Ciepło przenosi się przez: - przewodzenie za pośrednictwem drobin ciała, - promieniowanie za pośrednictwem fal elektromagnetycznych. W płynach (cieczach i gazach) występuje unoszenie czyli konwekcja polegająca na jednoczesnym przewodzeniu i przenoszeniu energii termicznej z substancją przemieszczającą się makroskopowo wewnątrz płynu. źródło: źródło: 5

6 Podstawy teorii - ogrzewanie Konwekcja / Promieniowanie w zależności od typu grzejnika źródło: 6

7 Typy grzejników Grzejnik płytowy Grzejnik łazienkowy, tzw. "drabinka" Grzejnik członowy Grzejnik ożebrowany, tzw. Favier źródło: 7

8 Ograniczenie zużycia ciepła źródło: 8

9 Ograniczenie zużycia ciepła źródło: 9

10 Ograniczenie zużycia ciepła Ograniczanie strat ciepła na wewnętrznej sieci ciepłowniczej źródło: 10

11 Ograniczenie zużycia ciepła Cyrkulacja ciepłej wody użytkowej - straty ciepła - wymagana temperatura wody - wymagana ciągłość cyrkulacji - tzw. przebicia pomiędzy ciepłą a zimną wodą źródło: 11

12 Dostarczanie ciepła Węzły ciepłownicze: - jednofunkcyjne - dwufunkcyjne - układy pomiarowe źródło: 12

13 Pomiar zużycia ciepła - ciepłomierz Ciepłomierze Licznik energii cieplnej: - rejestruje ilość pobranej energii cieplnej w GJ - pomiar wykonywany jest na podstawie pomiaru strumienia przepływającej cieczy oraz różnicy temperatur na zasilaniu i powrocie Budowa: - licznik (objętościowy lub ultradźwiękowy) przepływu czynnika grzewczego - przetworniki temperatury (najczęściej PT100) źródło: 13

14 Pomiar zużycia ciepła - ciepłomierz Ciepło nie jest mierzone w sposób bezpośredni, ale obliczone przez układ zliczający (całkujący) jako suma iloczynów chwilowych pomiarów różnicy temperatur zasilania i powrotu czynnika grzewczego, oraz przepływu masowego tego czynnika Q chwilowy pomiar ilości ciepła (różniczka) m chwilowy pomiar masy czynnika (różniczka) cw ciepło właściwe czynnika grzewczego tz temperatura zasilania czynnika (pomiar chwilowy) tp temperatura powrotu czynnika (pomiar chwilowy) źródło: Ciepłomierze podlegają kontroli metrologicznej organów administracji miar w zakresie: legalizacji, uwierzytelnienia, zatwierdzania typu. 14

15 Pomiar zużycia ciepła - ciepłomierz Ciepłomierze źródło: 15

16 Pomiar zużycia ciepła - ciepłomierz Zalety : - pomiar w jednostkach fizycznych, - możliwość samodzielnego prowadzenia rozliczeń, - możliwość zdalnego odczytu. Wady : - wysoka cena, źródło: - konieczność legalizacji, - ograniczona dokładność zwłaszcza przy małych przepływach. 16

17 Pomiar zużycia ciepła - podzielnik Jaka jest różnica między licznikiem ciepła a podzielnikiem kosztów kupionego ciepła? Podzielniki ciepła nie służą do pomiaru ilości zużytego ciepła. Podzielniki kosztów ciepła nie są urządzeniami pomiarowymi, nie podlegają wiec legalizacji. Ich wskazania nie pokazują ilości jednostek ciepła odebranego przez grzejnik, na którym zostały zainstalowane. Są to urządzenia, które pod pewnymi warunkami, pozwalają obliczyć udział poszczególnych grzejników w ogólnej ilości ciepła dostarczanego do całego budynku. 17

18 Pomiar zużycia ciepła - podzielnik Podzielniki wyparkowe Podzielnik cieczowy (wyparkowy) jest wyposażony w dwie rurki kapilarne wypełnione nieszkodliwą substancją chemiczną (heksanolem lub benzoesanem metylu), która pod wpływem ciepła z grzejnika powoli odparowuje. Lewa rurka wskazuje zużycie z poprzedniego roku. Prawa rurka wskazuje zużycie bieżące. Zasada jest prosta: im wyższa różnica temperatury pomiędzy grzejnikiem a pomieszczeniem i im dłużej jego ciepło działa na rurkę, tym więcej płynu odparowuje. Obok rurki umieszczona jest podziałka, która pozwala na odczytanie, ile płynu wyparowało. źródło: www. brunpolserwis.pl 18

19 Pomiar zużycia ciepła - podzielnik Podzielniki wyparkowe Zalety: - prosta i tania konstrukcja, - łatwość montażu. Wady: - parowanie cieczy latem (kompensowane nadmiarem cieczy), - odczyt ręczny konieczność wpuszczenia inkasenta do mieszkania, brak możliwości przeprowadzenia jednoczesnego odczytu na wszystkich urządzeniach w budynku, - wymagają obsługi technicznej wymiany kapilar z płynem - podatne na sposób montażu niemal wyłącznie w pionie - bardziej podatne na próby ingerencji w pomiar. źródło: www. brunpolserwis.pl 19

20 Pomiar zużycia ciepła - podzielnik Podzielniki elektroniczne Podzielnik elektroniczny jest wyposażony w układ pomiaru temperatury grzejnika oraz zegar do zliczania czasu dla poszczególnych wartości temperatur. Bardziej zaawansowane podzielniki są wyposażone również w możliwość pomiaru temperatury wewnątrz pomieszczenia co daje pomiar czasu trwania różnicy temperatur pomiędzy grzejnikiem a pomieszczeniem Istnieją również rozwiązania mierzące temperaturę w trzech punktach na dolocie i wylocie wody z grzejnika oraz w pomieszczeniu źródło: www. bmeters.pl 20

21 Pomiar zużycia ciepła - podzielnik Podzielniki wyparkowe Zalety: - bezobsługowe zarówno w zakresie odczytu jak i eksploatacji, - eliminują błędy odczytu, - brak zimnego parowania, - mniej podatne na oszustwa. Wady: - wyższa cena Źródło: 21

22 Rozliczenia zużycia ciepła co Przydatność zastosowania ciepłomierzy/podzielników ciepła do rozliczeń zużycia energii cieplnej Najlepszy efekt w przypadku zastosowania ciepłomierzy/podzielników ciepła byłby osiągany wówczas gdyby wszystkie mieszkania były tak samo izolowane cieplnie oraz tak samo ogrzewane. Wówczas zastosowanie ciepłomierzy/podzielników ma ograniczony sens. W typowych warunkach występują następujące problemy związane z rozliczeniem kosztów ogrzewania: - niejednorodność izolacji termicznej budynku, - położenie mieszkania w bryle budynku, - duże różnice w temperaturze pomiędzy mieszkaniami (migracja ciepła), - różne typy i wielkości grzejników (ma znaczenie tylko w przypadku zastosowania podzielników), - oszustwa (głównie przy wykorzystaniu podzielników). 22

23 Rozliczenia zużycia ciepła co Niejednorodność izolacji termicznej budynku Położenie mieszkania w bryle budynku Mieszkania - na parterze (nad nieogrzewaną piwnicą), - ostatnim piętrze (pod słabo izolowanym dachem), - szczytowe, - od strony nieogrzewanej klatki schodowej, - położenie po stronie nasłonecznionej/zacienionej Źródło: W systemie rozliczeń stosuje się współczynniki korekcyjne, obejmujące wpływ położenia mieszkania w bryle budynku jak również typy i wielkości zastosowanych grzejników. W uzasadnionych przypadkach można korygować zastosowane współczynniki, również na wniosek lokatora. Zazwyczaj rozliczenia mają tzw. część stałą (zależną od wielkości mieszkania) oraz część zmienną (zależną od wskazań urządzeń pomiarowych). 23

24 Rozliczenia zużycia ciepła co METODY DOBORU WSPÓŁCZYNNIKÓW KOREKCYJNYCH 1. Wg zaleceń COBRTI INSTAL (Centralny Ośrodek Badawczo Rozwojowy Techniki Instalacyjnej INSTAL ) COBRTI INSTAL w styczniu 2003r. opublikował nowe zalecenia stosowania współczynników korekcyjnych z tytułu położenia mieszkania dla indywidualnego rozliczania kosztów ogrzewania. 1) dla budynków wybudowanych wg norm ochrony cieplnej budynków obowiązujących od : 2) dla budynków wybudowanych wg norm ochrony cieplnej budynków obowiązujących przed : COBRTI INSTAL dopuszcza możliwość skorygowania współczynników dla mieszkań o 0,1 w niektórych uzas adnionych przypadkach: jeżeli lokal położony jest nad ogrzewaną piwnicą wartość współczynnika skorygować powiększając ją o 0,1 jeżeli lokal położony jest na ostatniej kondygnacji pod nieogrzewanym poddaszem wartość współczynnika skorygować powiększając ją o 0,1 jeżeli lokal posiada więcej niż dwie ściany zewnętrzne o różnej orientacji względem stron świata, wartość współczynnika skorygować zmniejszając ją o 0,1. Wprowadzenie korekt wartości współczynników zależy od uznania zarządzającego budynkiem. 24

25 Rozliczenia zużycia ciepła co METODY DOBORU WSPÓŁCZYNNIKÓW KOREKCYJNYCH 2. Wg strat cieplnych mieszkania (lokalu) - inwentaryzujemy każdy lokal pod względem jego powierzchni i strat cieplnych (na podstawie dokumentacji technicznej budynku) - wybieramy lokal o najmniejszych stratach cieplnych na jednostkę powierzchni (w tym przypadku jest to lokal nr 7). Oznaczamy jego iloraz strat cieplnych na jednostkę powierzchni jako Min - dla każdego lokalu wyliczamy współczynnik korekcyjny wg wzoru: Źródło: 25

26 Rozliczenia zużycia ciepła co METODY DOBORU WSPÓŁCZYNNIKÓW KOREKCYJNYCH 3. Wg mocy zainstalowanych grzejników Budynek trzykondygnacyjny, o dwóch mieszkaniach na kondygnacji. Mieszkania na jednym piętrze mają taką samą powierzchnię np. 60m2 Oznaczenia: p3 - nr pomieszczenia, 1900 W - straty ciepła wyliczone na pomieszczenie, T dobrany grzejnik T1 o 15 żeberkach M kw M kw M kw M kw M kw M kw Przyjmując, że na parterze straty wszystkich pomieszczeń wzrastają o 150 W (czyli ilość żeberek wzrasta o 1 szt. na każdym grzejniku), a na ostatniej kondygnacji o 300W ( dwa żeberka) możemy wyznaczyć straty poszczególnych mieszkań: Współczynniki korekcyjne wyznaczone są w oparciu o następujący schemat: tzn. straty na 1 m2 odniesione są do średniej w budynku. M 6 1,194 M5 1,039 M3 0,961 M4 0,806 M1 1,078 M2 0,922 Źródło: 26

27 Rozliczenia zużycia ciepła co Źródło: 27

28 Rozliczenia zużycia ciepła co Indywidualne rozliczanie zużycia ciepła - trudności Ciepło nieopomiarowane źródło: www. bmeters.pl 28

29 Rozliczenia zużycia ciepła co Indywidualne rozliczanie zużycia ciepła - trudności Obce źródła ciepła kuchnia łazienka (wpływ na wskazania podzielników) 29

30 Rozliczenia zużycia ciepła co Indywidualne rozliczanie zużycia ciepła - trudności Duże różnice w temperaturze pomiędzy mieszkaniami (migracja ciepła), 30

31 Rozliczenia zużycia ciepła co Indywidualne rozliczanie zużycia ciepła - trudności Oszustwa (głównie w przypadku zastosowania podzielników) Zaniżanie wskazań podzielnika to oszustwo względem sąsiadów a nie spółdzielni. Spółdzielnia rozliczy całość kosztów ogrzewania wg. wskazań podzielników, oszustwa podbijają wycenę wartości jednostki rozliczeniowej. 31

32 Rozliczenia zużycia ciepła cwu Cyrkulacja ciepłej wody użytkowej (c.w.u.) czy się opłaca? źródło: Budowa i zastosowanie podzielników ciepła - POIIB Gdańsk, Styczeń

33 Rozliczenia zużycia ciepła cwu Różnice między odczytem wskazań wodomierza głównego i sumy wodomierzy w mieszkaniach lokatorów są nie do uniknięcia. Skąd się biorą i jak można je zmniejszyć? Przebicie ciepłej lub zimnej wody przy zastosowaniu baterii mieszalnikowych - zużycie ciepłej wody jest b. małe, a zimnej b. duże - dzieje się tak, kiedy w baterii mieszaczowej jest uszkodzony zawór zwrotny (albo wcale go nie ma - np. w najtańszych bateriach) i następuje "przepuszczanie" zimnej wody do instalacji z ciepłą. - przepuszczanie ciepłej wody do instalacji zimnej, co skutkowałoby dużym zużyciem cw i jednocześnie niskim zw) teoretycznie to mało prawdopodobne, bo woda w instalacji zw powinna być pod wyższym ciśnieniem niż cw. - jeżeli są uszkodzone zawory zwrotne to woda może przepływać z instalacji cw do instalacji zw. Wtedy licznik cw. wykazuje bardzo duże zużycie, a zw bardzo małe (a nawet ujemne). zestaw składa się z: 1) Jednouchwytowa bateria natryskowa montaż podtynkowy, element zewnętrzny (z małą rozetą) 2) Element podtynkowy DN Z do baterii natryskowej DN15 zestaw elementów wewnętrznych 3) Higeniczny zestaw natryskowy - przycisk otwierający wypływ wody wąż natryskowy w oplocie metalowym przyłacze G 1/2 4) Przyłącze kątowe do węża z uchwytem natryskowym zawór zwrotny, przyłącze G ½ źródło: Budowa i zastosowanie podzielników ciepła - POIIB Gdańsk, Styczeń

34 Rozliczenia zużycia ciepła cwu Różnice między odczytem wskazań wodomierza głównego i sumy wodomierzy w mieszkaniach lokatorów są nie do uniknięcia. Skąd się biorą i jak można je zmniejszyć? Duże różnice między odczytem wskazań wodomierza głównego i sumy wodomierzy mieszkaniowych mogą być efektem następujących warunków instalacyjnych: przewymiarowania instalacji bardzo często stosowane urządzenia pomiarowe są za duże w stosunku do rzeczywistych warunków (przepływów) istniejących na instalacji. Przy niskiej częstotliwości cyrkulacji wody w obiegu rzeczywisty przepływ może być niższy od przepływu minimalnego, wymaganego do prawidłowego działania wodomierza. niedostosowanej pozycji montażu wodomierza w przypadku instalacji standardowego wodomierza w pionie, klasa wodomierza spada do klasy R50 (klasa A), a minimalny przepływ do 50 l/h. różnicy w klasach dokładności pomiaru między wodomierzami jeżeli wodomierz główny wykonany jest w klasie dokładności R160 (klasa C), a wodomierze mieszkaniowe są klasy R100- H/R50-V (B-H/A-V) i do tego zamontowane w pionie (czyli otrzymują klasę R50 (klasa A)) różnice w bilansie wody będą wyraźne. źródło: Budowa i zastosowanie podzielników ciepła - POIIB Gdańsk, Styczeń

35 Rozliczenia zużycia ciepła cwu potencjalnych prób manipulacji ze strony lokatorów np. przykładania magnesu albo przepychania wodą zimną wodomierza wody ciepłej. przecieków w instalacjach spowodowanych czynnikami technicznymi lub wypływem wody poniżej progu rozruchowego wodomierza (np. poprzez dławienie zaworu spłuczki lub przepuszczanie uszczelek przy nocnym wzroście ciśnienia w instalacji). niejednoczesności odczytów wodomierzy - aby rozbieżność w bilansowaniu wody była jak najmniejsza warto zastosować radiowy system zdalnego odczytu. To rozwiązanie, które umożliwia jednoczesny odczyt wszystkich wodomierzy (lokalowych i głównych) w jednym czasie, bez konieczności wchodzenia do mieszkań. A dodatkowo daje możliwość wykrycia manipulacji takich jak przyłożenie magnesu neodymowego, przepływ wsteczny, demontaż modułu, wycieki na instalacji wewnętrznej i innych. użycie spłuczek ciśnieniowych (powodują zrywanie sprzęgła magnetycznego wodomierza, pomiar zostaje zafałszowany nawet o 50% zanik ciśnienia dyspozycyjnego spowodowany zdławieniem zaworu przed wodomierzem, zanieczyszczoną, zamuloną instalacją wewnętrzną w budynku, szczególnie w mieszkaniach na kolankach o małych przekrojach),zanieczyszczoną wężownicą w piecykach gazowych, zabrudzonymi sitkami wylewek w bateriach punktów czerpalnych wody. źródło: Budowa i zastosowanie podzielników ciepła - POIIB Gdańsk, Styczeń

36 Rozliczenia zużycia ciepła Podzielniki ciepła: - nie są urządzeniami do pomiaru zużytego ciepła, - mogą być wykorzystywane (pod pewnymi warunkami) do rozliczenia udziału w zużyciu ciepła. Ciepłomierze: - służą do pomiaru jednostek ciepła, - mogą być bezpośrednio wykorzystywane do rozliczenia udziału w zużyciu ciepła. Zarówno ciepłomierze jak i podzielniki ciepła nie pozwalają na wyeliminowanie głównego problemu związanego z migracją ciepła pomiędzy mieszkaniami. 36

37 Rozliczenia zużycia ciepła Prawo energetyczne zobowiązuje zarządcę do takiego rozliczania ciepła, aby wybrana metoda stymulowała energooszczędne zachowania użytkowników oraz zapewniała ponoszenie opłat odpowiednio do zużycia ciepła. - odpowiednio dobrany i skalibrowany system pomiaru i podziału zużycia ciepła stymuluje energooszczędność ale. problemem są sytuacje, kiedy nadmierne oszczędzanie prowadzi do niezamierzonego (lub zamierzonego) wykorzystywania ciepła migrującego od sąsiadów - nieodpowiednio dobrany i nieskalibrowany system pomiaru i podziału zużycia ciepła prowadzi sytuacji konfliktowej i stymuluje zachowania patologiczne. 37

38 Rozwiązywanie konfliktów Przyczyny konfliktów: - błędy w doborze i kalibracji systemu pomiaru i podziału zużycia ciepła w tym: - brak weryfikacji założeń projektowych do systemu, - brak bieżącej kontroli poprawności działania systemu, - brak bieżącego kontaktu zarządca - lokator Skutki konfliktów: - roszczenia w przypadku zawyżanych naliczeń za zużyte ciepło Zazwyczaj rozwiązanie konfliktu, zgłoszonego po zakończeniu sezonu grzewczego i przeprowadzeniu rozliczenia, w sposób satysfakcjonujący obie strony jest niemożliwe. 38

39 Rozwiązywanie konfliktów Przyczyny konfliktów - przykład 39

40 Rozwiązywanie konfliktów Przyczyny konfliktów - przykład 40

41 Rozwiązywanie konfliktów Warunki niezbędne do realizacji bezkonfliktowych rozliczeń zużycia ciepła: 1. Odpowiednio dobrany system pomiaru i rozliczeń zużycia ciepła: - dopasowany do warunków lokalnych środowiskowych i lokalowych, - umożliwiać monitorowanie wielkości naliczanych opłat i korekcję współczynników w przypadku występowania sytuacji dobiegających od rzeczywistości, - umożliwiać monitorowanie i wyłapywanie patologicznych zachowań lokatorów, - umożliwiać zaprezentowanie konsekwencji/zysków z wprowadzanych zmian 41

42 Rozwiązywanie konfliktów 2. Aktywny udział lokatorów i zarządcy budynku w optymalizacji systemu - czytelne przedstawienie systemu naliczania opłat, - dyskusja problemów/zmian zgłaszanych przez lokatorów, - samokontrola lokatorów i edukacja dotycząca optymalnego wykorzystania ciepła, - eliminacja zachowań patologicznych (zarówno z poziomu zarządcy jak i mieszkańców), 42

43 Rozwiązywanie konfliktów 3. Asertywność w kontaktach zarząd - mieszkańcy - znajomość swoich praw ale też i obowiązków, - łatwa ścieżka dostępu mieszkańców do odpowiednio przygotowanych merytorycznie pracowników spółdzielni, - system wymiany informacji najlepiej dedykowany do spraw związanych z rozliczaniem zużycia ciepła. 43

44 Wnioski Nie istnieją 100% systemy pomiaru indywidualnego zużycia ciepła w budynkach wielorodzinnych. Każdy lokator powinien mieć możliwość dyskusji na temat wysokości naliczonych opłat. Zarządca powinien jasno przedstawić składowe rachunku i wyjaśnić z czego one wynikają. Zarządca powinien dołożyć wszelkich starań w celu optymalizacji systemu rozliczeń. Lokatorzy powinni zadbać o samodyscyplinę /samokontrolę tej roli zarządca nie jest w stanie zrealizować ale może ją wspierać poprzez stosowne zapisy w regulaminie. Roszczenia składane po zakończeniu procesu rozliczeniowego, nawet słuszne, są trudne do zrealizowania. 44

45 Budowa i zastosowania układów pomiarowych co i cwu DZIĘKUJĘ ZA UWAGĘ Oferujemy współpracę w zakresie: - szkoleń, - projektowania, - optymalizacji eksploatacji, Systemów energetycznych opartych o: - rozwiązania konwencjonalne, - wysokosprawne systemy kogeneracyjne, - odnawialne źródła energii. 45