Водоснабжение и коммунальная инфраструктура
Энергоаудит объектов водоснабжения и коммунальной инфраструктуры начинается с определения технологических процессов, на которые расходуется энергия. Перекачка, подготовка, подача воды потребителям и отведение сточных вод могут быть связаны в рамках одного коммунального комплекса, но имеют различные энергетические нагрузки и условия эксплуатации. Поэтому состав обследования необходимо определять по фактической технической схеме, а не только по отраслевому назначению предприятия.
Основные исходные показатели — расход воды, напор, уровни резервуаров и потребление электроэнергии насосными станциями. Их сопоставление позволяет определить границы энергетического баланса, установить характер работы оборудования и выбрать специализированное направление обследования. При этом необходимо разделять комплексные коммунальные объекты, системы подачи холодной и технической воды и системы водоотведения: для них требуются разные методы оценки и показатели сравнения.
Границы энергетического обследования коммунальной инфраструктуры
Первоначальная задача — установить, какие технологические процессы входят в рассматриваемый объект. В зависимости от его назначения в энергетический баланс могут включаться перекачка, подготовка, подача и отведение воды. Эти операции необходимо рассматривать в соответствии с фактическими техническими связями между оборудованием.
Энергетический баланс — это сопоставление поступления и использования энергии в определённых границах системы. Для коммунальной инфраструктуры важно установить, какие насосные станции и технологические участки относятся к выбранному контуру, а также какие приборы учитывают их электропотребление.
Если один измерительный контур охватывает несколько процессов, суммарный расход электроэнергии не позволяет самостоятельно определить энергетические затраты каждого из них. Например, объединённые показатели насосного оборудования не следует без дополнительных данных полностью относить к подаче воды потребителям, если часть нагрузки связана с другими операциями.
Поэтому при подготовке обследования сначала определяют техническую границу, затем сопоставляют её с границей существующего учёта и устанавливают, какие показатели могут быть использованы для анализа.
Различия между перекачкой, подготовкой, подачей и отведением воды
Объекты водоснабжения и коммунальной инфраструктуры объединяет использование воды как рабочей среды, но энергетические задачи отдельных технологических процессов различаются.
Перекачка воды
При перекачке необходимо сопоставить расход воды и напор с электрической нагрузкой насосного оборудования. Эти показатели позволяют определить, какой объём воды перемещается и в каких гидравлических условиях работает насосная станция.
Увеличение электропотребления само по себе не подтверждает неэффективность перекачки. Сначала необходимо проверить, не изменились ли расход воды, напор или режим работы оборудования.
Подготовка воды
Подготовка воды является отдельным технологическим процессом, если она предусмотрена фактической схемой объекта. При обследовании необходимо установить её границы и определить, какие энергетические нагрузки связаны с соответствующими операциями.
Если оборудование подготовки и подачи воды входит в общий контур электроснабжения, без дополнительного разграничения нельзя достоверно определить затраты каждого процесса. При выборе измерений учитывают фактическую технологическую последовательность.
Подача воды
Подача воды потребителям рассматривается с учётом расхода, напора и изменения уровней резервуаров. Эти сведения необходимы для понимания режимов работы насосных станций и сопоставления их энергетической нагрузки с фактической задачей системы.
При наличии резервуаров необходимо учитывать, что объём воды, поданный насосной станцией за определённый период, не всегда равен объёму, переданному потребителям за тот же период. Изменение уровня резервуара может означать изменение запаса воды внутри системы.
Отведение воды
Водоотведение необходимо рассматривать как самостоятельное направление обследования, поскольку условия перемещения сточных вод и организация соответствующих технических систем могут отличаться от подачи холодной воды.
Для выбора состава проверки устанавливают фактические границы системы отведения, расход воды и энергетическую нагрузку насосного оборудования. Результаты обследования водоснабжения нельзя автоматически переносить на водоотведение без проверки технических и эксплуатационных условий.
Расход воды и напор как показатели работы насосных станций
Расход воды характеризует количество жидкости, проходящее через выбранное сечение системы за единицу времени. Напор отражает энергетические условия, которые насосное оборудование обеспечивает при перемещении воды.
Для анализа электропотребления насосной станции необходимо рассматривать эти показатели совместно. Одинаковый расход воды при различных значениях напора не означает одинаковую гидравлическую задачу оборудования.
Аналогично одинаковое электропотребление за два периода не подтверждает одинаковую эффективность, если насосные станции работали при различных расходах или напорах.
При обследовании устанавливают, к каким точкам системы относятся показатели расхода и напора и в каких эксплуатационных режимах они измерены. Данные, характеризующие разные участки или несопоставимые периоды, нельзя без обоснования объединять для оценки насосной нагрузки.
Если расход воды известен, но напор не установлен, количественная оценка энергетических условий перекачки будет ограничена. Если известен напор, но отсутствуют данные о расходе, нельзя достоверно связать энергетические затраты с объёмом выполненной работы.
Поэтому выбор дальнейших измерений должен обеспечивать согласованное определение расхода воды, напора и электропотребления соответствующего насосного оборудования.
Уровни резервуаров и сопоставимость водного баланса
Уровни резервуаров необходимо учитывать при обследовании систем, в которых предусмотрено накопление воды. Изменение уровня показывает изменение состояния запаса воды и влияет на сопоставление объёмов подачи и потребления в пределах выбранного периода.
Если в течение рассматриваемого интервала резервуар наполнялся, часть поданной воды могла остаться в системе. Если уровень снижался, часть объёма, переданного далее, могла поступать из ранее накопленного запаса.
Поэтому сравнение только объёмов, измеренных на различных участках, без учёта изменения уровней резервуаров может привести к ошибочному выводу о водном небалансе.
Для энергетического обследования это имеет непосредственное значение. Электропотребление насосной станции следует сопоставлять с фактическим режимом перекачки, учитывая, каким образом работа резервуаров связана с подачей воды.
Если показатели электроэнергии и изменения уровней относятся к разным временным интервалам, их непосредственное сопоставление может быть некорректным. Поэтому необходимо согласовать периоды измерений и технические границы рассматриваемой системы.
Сведения об уровнях резервуаров не заменяют измерения расхода воды. Они дополняют их и позволяют правильнее интерпретировать работу системы при изменении накопленного объёма.
Электропотребление насосных станций
Электроэнергия насосных станций является одной из основных составляющих энергетического обследования водоснабжения и коммунальной инфраструктуры. Её расход необходимо сопоставлять с фактическими условиями перекачки, включая расход воды и напор.
Показания электрического учёта характеризуют потребление в пределах соответствующего измерительного контура. Если в этот контур включено несколько насосов или оборудование другого назначения, общий показатель не позволяет самостоятельно определить расход отдельной установки.
Поэтому перед сравнением энергетических показателей необходимо установить состав оборудования, входящего в рассматриваемую границу, и определить, какие данные учёта относятся к его работе.
Удельное энергопотребление — это количество энергии, отнесённое к выбранной единице полезного результата. Для насосной станции таким основанием может выступать объём перекачанной воды. Однако сравнение удельного расхода требует учёта напора и фактических эксплуатационных условий.
Показатели двух насосных станций нельзя считать сопоставимыми только потому, что их энергопотребление выражено в одинаковых единицах на объём воды. Если они обеспечивают разный напор, различается и выполняемая гидравлическая задача.
Поэтому оценка насосного оборудования должна опираться на совместное рассмотрение электрической нагрузки, расхода воды и напора. При недостаточности данных определяют измерения, необходимые для дальнейшей оценки.
Почему коммунальные объекты нельзя оценивать по единому показателю
Объекты внутри одного направления коммунальной инфраструктуры могут требовать разных методов и единиц сравнения. Это связано с различиями их технологического назначения и состава энергетических нагрузок.
Для отдельной системы подачи воды необходимо учитывать условия перекачки и передачи воды потребителям. Для системы водоотведения требуется исследовать фактические процессы отведения стоков. Комплексный коммунальный объект может включать несколько взаимосвязанных направлений, которые необходимо предварительно разграничить.
Если объединить всё потребление предприятия в один показатель и сопоставить его только с общим объёмом воды, результат может не отражать различий между подготовкой, подачей и отведением.
Особенно важно учитывать технические границы. Если один объект включает несколько технологических процессов, общий расход электроэнергии необходимо рассматривать как совокупный показатель, а не как подтверждённую характеристику отдельной насосной станции.
Разные методы обследования не означают, что объект нельзя оценивать комплексно. Они означают необходимость определить самостоятельные технические контуры и выбрать показатели, соответствующие работе каждого из них.
Поэтому сначала устанавливают состав процессов и границы учёта, затем выбирают специализированное направление и только после этого определяют необходимую измерительную основу.
Исходные данные для определения состава обследования
Для подготовки энергоаудита необходимы четыре основные группы показателей: расход воды, напор, уровни резервуаров и потребление электроэнергии насосными станциями.
Расход воды необходим для определения объёма жидкости, проходящего через рассматриваемые участки. Его используют при сопоставлении производственной задачи и энергетических затрат.
Напор позволяет учитывать гидравлические условия перекачки. Без него сравнение электрического потребления насосных станций может быть недостаточно обоснованным.
Уровни резервуаров необходимы для понимания изменения запасов воды внутри системы и согласования показателей подачи с выбранными временными интервалами.
Электроэнергия насосных характеризует затраты на работу соответствующего оборудования в пределах установленного измерительного контура.
Эти данные сопоставляют с фактической технической схемой объекта. Схема позволяет установить, какие насосные станции, резервуары и технологические участки входят в рассматриваемую границу.
При подготовке материалов необходимо проверить, относятся ли показатели к одинаковым периодам эксплуатации. Если расход воды измерен за один интервал, а электропотребление — за другой, прямое сравнение не позволяет достоверно оценить работу системы.
Если исходные данные неполны, необходимо установить, какие дополнительные измерения требуются для выбранного технологического процесса. Нельзя заменять недостающие сведения предположениями о фактической эффективности оборудования.
Выбор специализированного объекта обследования
После определения технических границ необходимо выбрать направление, соответствующее фактическому назначению объекта. Для водоснабжения и коммунальной инфраструктуры предусмотрены три специализированные категории.
- Комплексы коммунальной инфраструктуры — обследование объектов, в которых необходимо разграничить несколько взаимосвязанных коммунальных процессов и их энергетические нагрузки.
- Системы холодного и технического водоснабжения — обследование подачи воды с учётом расхода, напора, резервуаров и электропотребления насосного оборудования.
- Системы водоотведения — обследование процессов отведения сточных вод в соответствующих технических границах.
Выбор зависит от того, какая часть коммунальной системы является предметом проверки. Если требуется оценить несколько взаимосвязанных процессов, необходимо сначала определить общую границу обследования, а затем разграничить отдельные технические контуры.
Результаты проверки одного направления не заменяют обследование другого. Энергетические показатели подачи холодной воды нельзя автоматически использовать для оценки отведения стоков, даже если процессы обслуживаются одним предприятием.
Результат выбора границ обследования
Результатом первоначального анализа становятся границы энергетического обследования и критерии выбора специализированного типа объекта. На основании фактической схемы определяют, какие процессы относятся к перекачке, подготовке, подаче и отведению воды.
После разграничения выбирают измерения, необходимые для анализа соответствующих технических контуров. Основой служат данные о расходе воды, напоре, уровнях резервуаров и электропотреблении насосных станций.
Если показатели позволяют сопоставить энергетические затраты с фактической работой оборудования, их используют для дальнейшей оценки. Если технические или временные границы не согласованы, необходимо уточнить исходные данные.
Для перехода к другим направлениям предусмотрен раздел «Что обследуем». Если предмет проверки связан с несколькими инженерными системами объекта, можно ознакомиться с услугой «Энергоаудит инженерных систем». При необходимости установить причины повышенного расхода предусмотрено направление «Поиск причин высокого энергопотребления».
Главный результат определения границ энергоаудита водоснабжения и коммунальной инфраструктуры — обоснованный выбор объекта и состава технических проверок. Перекачка, подготовка, подача и отведение воды требуют разграничения по фактической схеме и режимам эксплуатации. Для выявления энергетических потерь, установления их причин и расчёта эффекта мероприятий необходимы сведения о конкретном объекте и фактические измерения. Одного отраслевого названия недостаточно для достоверных количественных выводов.