wyznaczenie rzeczywist podstawie wskazań enie rzeczywistej

WYZNACZENIE RZECZYWISTEJ MOCY
PODSTAWIE WSKAZAŃ CIEPŁOMIERZY
ZAMÓWIONEJ
ZAMÓWIONEJ
NA
Autor: Ryszard Śnieżyk
(„Rynek Energii” – nr 1/2010)
Słowa kluczowe: ciepłownictwo,
ownictwo, opłaty
op
za ciepło, moc cieplna zamówiona, ciepłomierze
Streszczenie. W artykule przeanalizowano rzeczywiste parametry dostawy ciepła
ciep a w jednym z systemów
system
ciepłowniczych. Szczególną uwagę
uwag zwrócono na zagadnienie wyznaczania przepłływu wody sieciowej
stanowiącego podstawę do ustawiania ogranicznika przepływu,
przep
który służy dostawcy
cy do egzekwowania mocy
zamówionej przez odbiorcę.. Na podstawie wskazań
wskaza ciepłomierza porównano zamówioną i właściwą moc cieplną
do przykładowego węzła ciepłowniczego.
owniczego. Dostawca nie podaje spadku temperatury wody sieciowej na zasilaniu
powodowanego przez straty ciepłaa na przesyle. Zawyżenie
Zawy
mocy zamówionej,
nej, wymuszone przez Dostawcę
wynosiło 77% i powoduje zwiększenie
kszenie opłaty
op
za ciepło 280000 zł (około 18%).
1. WPROWADZENIE
Wykorzystując swoją pozycjęę na rynku ciepła wiele przedsiębiorstw ciepłowniczych
owniczych nakłania
nak
odbiorców do zwiększenia
kszenia mocy zamówionej
zam wionej w stosunku do rzeczywistych potrzeb. Zgodnie z
wyrokiem Sądu
du Antymonopolowego [9], odbiorca ciepła
ciep ma prawo zamóówić tyle mocy, ile
uważa za właściwe. Jeżeli
eli klient zamówi
zam
za mało mocy, to możee spodziewać
spodziewa się zbyt niskiej
temperatury w pomieszczeniach i nie może za to obciążać dostawcy. Szeroki opis problemów
proble
występujących
cych w rozliczeniach miedzy Dostawcami
Dostaw
ciepłaa a Odbiorcami, którymi
kt
są
spółdzielnie mieszkaniowe, zawiera publikacja Kardasza [1].
2. EGZEKWOWANIE MOCY ZAMÓWIONEJ
ZAM
Najczęściej stosowaną metodą
metod egzekwowania mocy zamówionej
wionej przez przedsiębiorstwa
przedsi
ciepłownicze
ownicze jest montowanie ograniczników
ogranicznik
przepływu wodyy sieciowej,
siecio
tj. zaworów
bezpośredniego działania, któóre uniemożliwiają pobór większego niż wyliczony strumień
stru
nośnika ciepła.
a. Nieprawdziwe są
s opinie, że ze względów księgowych
gowych odbiorcy zaniżają
zani
zamówioną moc cieplną,, aby zmniejszyć
zmniejszy opłatę stałą.
Wiele wątpliwości
ci budzi sposób
spos
wyliczania maksymalnego przepływu
ywu wody sieciowej.
Przepisy prawa [5] nakazują stosowanie zależności:
zale
gdzie: Go - obliczeniowe natęż
ężenie przepływu wody w danym przyłączu
czu do węzła
w
cieplnego,
3
m /h, Nz -zamówiona
zamówiona moc cieplna dla obiektów zasilanych z danego węzła
węzła cieplnego, MW, cw
- średnie ciepło właściwe
ciwe wody w parametrach pracy węzła
w
w warunkach
kach obliczeniowych,
kJ/kgK, ρśr - średnia gęstość
ść wody w parametrach pracy węzła
w zła w warunkach obliczeniowych,
obli
kg/m3, Tzo - temperatura wody w rurociągu
ruro
zasilającym dany węzeł cieplny, określona
okre
w tabeli
o
regulacyjnej, dla danej sieci ciepłowniczej
ciep
dla warunków obliczeniowych, C, dTzo – obniżenie
temperatury
peratury wody dostarczanej do danego przyłącza
przy
wskutek strat ciepłaa podczas przesyłania,
przesy
K, Tpo – temperatura wody w rurociągu
ruroci
powrotnym z danego węzłaa cieplnego, określonego
okre
w
warunkach obliczeniowych, oC.
Niestety, przepis ten, a zwłaszcza sposób wyznaczania przepływu wody sieciowej nie jest w
praktyce stosowany. Szczególne zaniedbania występują w określeniu wielkości dTzo i Tpo, 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), oC, T1o = 140 oC, T1min = 70 oC,
T2(tpco ) - temperatura wody sieciowej na powrocie, oC, T2o = 70 oC,
tzco - temperatura wody instalacyjnej (centralnego ogrzewania), oC,
tc1 - temperatura ciepłej wody użytkowej na I-szym stopniem wymienników, oC, tc1max = 55 oC,
T2` - temperatura wody sieciowej powracającej do źródła ciepła (za I-szym stopniem), oC,
tw - temperatura w pomieszczeniach, tw = 20 oC,
T2cw - temperatura wody sieciowej powrotnej za wymiennikiem c.w.u oC, T2cw = 45 oC (const).
3. ZMIANY PRZEPŁYWU WODY SIECIOWEJ W SEZONIE OGRZEWCZYM
Na podstawie wyliczonych temperatur wody sieciowej wyznaczono przepływy wody sieciowej
do centralnego ogrzewania Gsco, wentylacji Gsw i przygotowania ciepłej wody użytkowej ∆G
oraz przepływ sumaryczny Gs.
Wyliczono również sumaryczny przepływ wody sieciowej do centralnego ogrzewania i
wentylacji Gs `. Przebieg zapotrzebowania wody sieciowej w sezonie ogrzewczym pokazano na
rys. 1.
Obliczenia wykonano dla przykładowego węzła ciepłowniczego o następujących potrzebach
cieplnych:
Qco = 2,925 MW; Qw = 3,865 MW; Qcwmax = 1,060 MW; ΣQ = 7,670 MW.
Dla tego węzła
zła ciepłowniczego wyznaczono przepływ wody sieciowej równy: GsF = 87,8 m3/h.
Na podstawie
wie przepisów [5] obliczeniowy przepływ wody sieciowej
sieciowej powinien wynosić:
wynosi
W obliczeniach powyżej
ej przyjęto,
przyję że ∆Tzo = 0 K, czyli bez kompensacji strat ciepła na przesyle.
W rzeczywistości,
ci, odległość (po sieci) od źródła
ródła ciepła do rozpatrywanego
rozpa
węzła
ciepłowniczego wynosi około 18 km. Przyjmując
Przyjmuj c szacunkowy spadek temperatury wody
sieciowej na trasie przewody równą
równ ∆Tzo = 6,5 K, to przepływ wody sieciowej powinien
wynosić Go ` = 108,1 m3/h!
Zdaniem Autora, do zależności
ci (1) powinno się
si zastosować najbardziej niekorzystne, z punktu
widzenia odbiorców,
ów, temperatury wody sieciowej. Oznacza to konieczność
konieczno
przyjęcia
najmniejszej, dopuszczalnej temperatury wody sieciowej (o 5% niższej,
ni szej, tj. Tzo = 133 oC) oraz
najwyższej
szej temperatury wody sieciowej na powrocie (7% wyższej,
szej, tj. Tpo = 74,9 oC).
Ostatecznie obliczeniowe natęż
ężenie przepływu powinno wynosić:
Następnie
pnie wykonano, zgodnie z zasadami obowiązującymi
obowi
cymi w ciepłownictwie [2], obliczenia
przepływów wody sieciowej w przypadku, kiedy maksymalna temperatura w przyjętym
przy
max
o
wykresie regulacyjnym wynosi Tzo
= 125 C. Pokazano to na rys. 1. Na rysunku tym
oznaczono: Gs - przepływ nominalny, GsF - przepływ wyliczony przez PEC, Gs125 - przepływ
przy temperaturze na zasilaniu Tzo = 125 oC.
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
(tzewn0 = -18,0 oC).
Na rys. 2. przyjęto następujące oznaczenia temperatur wg PEC: Tzx - maksymalna temperatura
wody sieciowej na zasilaniu, oC, Tzn - minimalna temperatura wody sieciowej na zasilaniu, oC.
Zdumiewa duży zakres tolerancji oraz skokowa zmiana temperatury na zasilaniu i powrocie.
Ponadto na rys. 2. przedstawiono temperaturę zasilania wyliczoną z temperatur PEC Txsf oraz
maksymalną Txxf (Txxf = Tzsf + 2%) i minimalną Txnf (Txnf = Tzsf - 7%), zgodnie z przepisami [6].
Pokazano również na rys. 2. rzeczywiste temperatury zasilania systemu ciepłowniczego w
okresach: 4 – 10 stycznia 2009 r. (TzEC1) i 19 – 21 kwietnia 2009 r. (TzEC4).
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 (tzewnH , oC) i
dobowych (tzewn D, oC), wynosił:
tzewnH = 1,2 ÷ -18,4 oC;
tzewnD = -0,4 ÷ -13,6 oC
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 Qs i
maksymalna moc cieplna Qmax zmieniała się w dość dużym zakresie.
Pokazano to na rys. 5. Jedną z przyczyn jest rozbudowa obiektu i zwiększanie kubatury
ogrzewanych obiektów.
Maksymalna moc cieplna Qmax
cu jest niemal proporcjonalnie większa
wi
od
ma w danym miesiącu
mocy średniej w miesiącu Qs.
W węźle
le tym Dostawca zainstalował ogranicznik przepływu, który został ustawiony na
przepływ wody sieciowej Gf = 87,8 m3/h. Przeanalizowano wskazania ciepłomierza.
Maksymalną moc cieplną (w
w ciągu
ci
godziny) osiągnięto w dniu 7 stycznia 2009 r. i wynosiła
wyno
ona Qmax = 3,288 MW, przy przepływie wody sieciowej wynoszącym
wynosz
Gmax = 87,8 m3/h (przy
wyliczonej wartości: Gmaxobl = 108,1 m3/h).
Ponieważ średnia,
rednia, dobowa temperatura zewnętrzna
zewn
wynosiła tzewnD = -13,6
13,6 oC, to względne
zapotrzebowanie ciepłaa (do centralnego ogrzewania i wentylacji) powinno wynosić:
wynosi
Na tej podstawie moc cieplna, jaką
jak powinien odebrać klient, wynosi:
Q = (Qco + Qw ) * φ + Qcw
Q = (2,925 +33,685) 0,887 + 1,060= 5,863 + 1,060= 6,923MW
923MW
Również na podstawie analizy wskazań
wskaza ciepłomierza
omierza wyznaczono, jaka moc cieplna powinna
być zamówiona
wiona przez odbiorcę.
odbiorcę W wyniku tych rozważań uzyskano
skano wartość
warto mocy Qzam =
4,322 MW. Tak, więc zawyżenie
żenie mocy zamówionej wynosi:
q = ((7,670-4,322)/ 4,322) * 100% = 77,5%
Łączna
czna cena stała (wytwarzania i przesyłu ciepła) w tym systemie ciepłowniczym wynosi cs ≈
84 000 zł/MW (brutto),
tto), a roczna kwota pobierana przez dostawcę
do
ciepła wynosi około Ko ≈ 280
000 zł!
Bardzo istotna jest ocena jakości pracy węzła ciepłowniczego. Na rys. 6. pokazano średnie w
miesiącu wartości przepływu wody sieciowej Gs 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 tzs = -2,04 oC. Według wykresu
regulacyjnego PEC schłodzenie wody sieciowej powinno wynosić: ∆T = 34 – 48 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 (Qzam).
Sumaryczne zawyżenie mocy zamówionej w tylko 5 węzłach ciepłowniczych wynosi:
ΣQzam - ΣQ = 12,720 - 7,340 = 5,380 MW, czyli ∆Q > 73%. W tym przypadku, roczna kwota
pobierana przez dostawcę ciepła wynosi około Ko ≈ 450 000 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.
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.
LITERATURA
[1] Kardasz A.: Cichy monopolista na lokalnym rynku ciepła. Rynek Energii 2009, nr 5(84). s.
32-37.
[2] Mielnicki J.S.: Centralne ogrzewanie. Regulacja i eksploatacja. ARKADY, Warszawa,
1985.
[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 09.02.2000 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.
www.rsniezyk.pl. e-mail: [email protected]