В области энергосбережения и разработана концепция развития МО по следующим видам энергии и энергоносителей:
• тепловая энергия:
- учет тепловой энергии в системах водяного теплоснабжения, - потери тепла на теплотрассах,
— энергоаудит зданий жилого и производственного назначения, сертификация элементов строительных конструкций по тепловым характеристикам, — теплопроводность строительных и теплоизоляционных материалов;
• природный газ нефть и нефтепродукты
определение теплоты сгорания природного газа и других топлив, - определение компонентного состава природного газа и его теплоты сгорания расчетным методом, обеспечение эффективности топливосжигающих установок,
- измерения параметров, определяющих качество нефти и нефтепродуктов,
- учет объема и массы газа, нефти и нефтепродуктов, проходящих по трубопроводам;
• электроэнергия:
- учет электроэнергии и измерения параметров, определяющих ее качество.
Развитие электроники послужило основой существенного прогресса в области радиационной термометрии, измерительного тепловидения. Современные пирометры намного превосходят по своим метрологическим и эксплуатационным характеристикам радиационные термометры начала 90-х годов [3].
Прослеживаемость передачи размера единицы в этом диапазоне представленном на приложении 2, а метрологическое оборудование используемое для этих целей (рис.4)
В качестве рабочих средств измерения используется для энергоаудита оборудование представленное на рисунке 5.
Рис.5. Рабочие средства измерения
Следует отметить, что жилищно-коммунапьное хозяйство (ЖКХ) является крупнейшим потребителем топливно-энергетических ресурсов. Системы водяного теплоснабжения составляют основу ЖКХ (свыше 30% выработки тепловой энергии в России). Ежегодная потребность в расходах на ЖКХ колеблется от 35 % до 50 % муниципальных бюджетов.
Особенностями водяных систем теплоснабжения в России являются:
1. Централизованность отопления, приводящая к большой протяженности теплотрасс.
2. Отсутствие систем автоматизированного поддержания температуры в отапливаемых помещениях.
3. Подавляющее использование открытых систем водяного теплоснабжения 4. Недостаточно полный охват систем водяного теплоснабжения средствами измерения и учета тепловой энергии.
Учет тепловой энергии в системах водяного теплоснабжения осуществляется с помощью теплосчетчиков.
Для измерений тепловых потерь применяют контактные и дистанционные СИ. Контактные СИ отличаются более высокой точностью измерений, но позволяют проводить измерения в некоторых конкретных точках теплотрассы, дистанционные СИ (тепловизоры) имеют существенно более низкую точность измерений, но они дают возможность получения измерительной информации со всех участков теплотрассы.
Наибольший эффект дает совместное применение контактных и дистанционных СИ, что будет подробно изложено ниже.
Система тепловизионного контроля СТК-1 (рис. 6) используется для дистанционной визуализации тепловых полей, их регистрации и хранения в виде изображений.
СТК обеспечивает получение, хранение и математическую обработку температурных профилограмм до 4-х сечений и работу 2-х приборов на 1 компьютер. Связь первичных приборов с компьютером по 2-х проводной токовой петле с оптико-электронной развязкой на входе компьютера.
Теплопроводность и энергоаудит
ОАО НПП «Эталон» совместно с ВНИИМ им. Д.И. Менделеева ведет работы по разработке и выпуску рабочих средств измерения и метрологического оборудования для измерения и передачи единицы теплопроводности.
Потребность в измерении теплопроводности существует практически в любых областях науки и промышленности. Точные измерения теплопроводности особенно необходимы в строительстве и энергетике, металлургии и материаловедении, авиации и космонавтике, электронике и машиностроении.
После распада СССР основные производители рабочих средств измерения РСИ теплопроводности оказались за границей и прекратили свое существование.
В настоящее время увеличивается число потребителей, которым необходимы рабочие средства измерений, по точностным характеристикам замыкающиеся непосредственно на государственный первичный эталон (ГПЭ) единицы теплопроводности. Это относится в основном к рабочим средствам измерений, обеспечивающим выполнение значительно повысившихся в последние годы требований по энергосбережению и теплозащите в высокотехнологичных отраслях промышленности. Прежде всего в строительстве и энергетики [4].
Введение большого числа новых энергосберегающих стандартов в строительстве обусловило появление определенных проблем в работе сертификационных и испытательных центров. Необходимость технологического контроля и сертификации материалов по теплопроводности возникает при производстве и эксплуатации новых материалов различного назначения, а также при испытаниях на соответствие требованиям нормативных документов наиболее ответственных элементов сложных инженерных объектов, например, ограждающих конструкций зданий и сооружений [5]. Это особенно важно для материалов, теплопроводность которых является сертифицируемым параметром.
Размер единицы от первичного эталона передают рабочим эталонам методом прямых измерений или сличением с помощью компаратора, а также прецизионным РСИ методом прямых измерений (рис.7). Доверительные границы относительных погрешностей рабочих эталонов при доверительной вероятности 0,95 составляют от 2 до 5 %. Рабочие эталоны применяют для поверки РСИ методом прямых измерений.
В качестве РСИ применяют приборы для измерений теплопроводности твёрдых тел в диапазоне от 0,02 до20Вт/(м-К) при температуре от 90 до 1100 К.
Новые РСИ производит ОАО НПП «Эталон» (Омск). Это, разработанный совместно с ВНИИМ первый в стране многоканальный измеритель теплопроводности ИТ-2 (рис.8).
Специально под эту аппаратуру организовано более десяти новых центров испытаний ограждающих конструкций зданий и сооружений в Москве, С-Петербурге, Краснодаре, Нальчике с возможностью передавать размер единицы прецизионным РСИ непосредственно от первичного эталона.
Измерение тепловых потоков в энергоаудите.
Задачи энергосбережения стали общемировой проблемой, а принятие в России закона «Об энергосбережении» привело к более широкому распространению и применению СИ теплового потока. Россия потребляет на нужды отопления в 3-4 раза больше невосполнимых природных ресурсов, чем зарубежные страны с похожими климатическими условиями. Плохая теплозащита становиться причиной потери трети потребления тепловой энергии.
Тепловой поток - один из основных параметров всех протекающих тепловых процессов и явлений.
Поэтому контроль и измерение этих потоков представляет интерес для очень многих отраслей науки, техники и промышленности, но прежде всего, для решения вопросов рационального использования энергетических ресурсов.
Повышение точности измерений плотности тепловых потоков позволяет эффективно экономить тепловую энергию за счет получения достоверных данных об источниках тепловых потерь и их количественных значений.
Широкий выпуск преобразователей теплового потока требует создания современных средств их метрологического обеспечения, а также разработки полного набора нормативных документов, обеспечивающих их эксплуатацию и метрологическое обслуживание.
Новый эталон создан в ФГУП «СНИИМ» г. Новосибирск на базе существующей УВТ (рис.9) с использованием наиболее апробированных технических решений (средства воспроизведения, хранения и передачи размера единицы).
В качестве рабочих средств измерений поверочная схема предусматривает использование датчиков теплового потока и приборов - измерителей теплового потока (комплекты, содержащие датчики и вторичные измерительные приборы).
В настоящее время ОАО НПП «Эталон» (г.Омск) изготовлен образец установки УТМ — 1 (рис.10), разработанной совместно с ФГУП «СНИИМ» и проведены сертифиционные испытания.
Диапазон поверхностной плотности теплового потока, создаваемого в теплометрической камере, Вт/м2, в пределах от 10 до 2000
Нестабильность поддержания заданной плотности теплового потока в установившемся температурном режиме, % в минуту, не более 0,25
Неравномерность плотности теплового потока в рабочей зоне теплометрической камеры в установившемся температурном режиме, % не более 2,5
Она предназначена для поверки датчиков теплового потока различных форм и размеров. Установка предназначена для поверки датчиков теплового потока в диапазоне значений 50...2000Вт/м2 с относительной погрешностью передачи размера единицы (1,5...2,5)% при температуре от 20 до 150°С и соответствует государственному рабочему эталону. Установка находится сейчас в СНИИМ на испытаниях для целей утверждения типа. Кроме этого ОАО НПП «Эталон» (г.Омск) изготавливает рабочие средства измерений теплового потока - датчики и измерители теплового потока (рис.11), которые планируется внести в Госреестр СИ.
Важным этапом работ, необходимым для широкого внедрения в измерительную практику контактных датчиков теплового потока, является разработка методик выполнения измерений этой физической величины на различных объектах измерения.
Заключение
Подводя итоги, можно сказать, РЕЗУЛЬТАТЫ ОЦЕНКИ СИСТЕМЫ ИЗМЕРЕНИЙ СВОДЯТСЯ К ТРЕМ ПОЛОЖЕНИЯМ [6]:
основным препятствием на пути инноваций практически во всех сферах, в том числе и в энергоаудита, по-прежнему остается недостаточная точность различных методов и средств измерения;
- практически во всех новых технологиях сдерживающим фактором служит отсутствие точных и достаточно чувствительных датчиков измерения различных величин, необходимых для реализации мониторинга процессов в реальном масштабе времени и создания систем управления новыми технологическими процессами,
- отсутствие стандартов, новых эталонов, подходящих систем единиц, недостаточность совместимости и взаимодействия программного и аппаратного обеспечения устройств управления разрабатываемых технических средств.
Из этих результатов следует, что отставание в различных видах измерений сдерживают во многих секторах экономику.
Список используемой литературы:
В.М. Лахов. Новые эталоны Российской Федерации. Интервью журналу Контрольно-измерительные приборы и системы. 2009. №6
А.И.Походун, Т.А.Компан, Н.А.Соколов, С.Ф.Герасимов, М.С.Матвеев, В.А.Никоненко, А.С.Коренев, Н.В. Чурилин. Модернизированные государственные первичные эталоны единиц теплофизических величин. Измерительная техника, №8, 2009г.
В.А. Никоненко, А.И. Походун, М.С. Матвеев, Ю.А. Сильд. Метрологическое обеспечение в радиационной термометрии: проблемы и их решения. Приборы. 2008. № 10
Н.А. Соколов. Метрологическое обеспечение измерений теплопроводности, теплоизоляции материалов. СтройПрофиль. 2008. №3
Н.А. Соколов. Проблемы энергосбережения в зданиях и сооружениях. Светопрозрачные конструкции. СтройПрофиль. 2008. №2
С.Ю. Золотаревский. Опыт NIST по изучению измерительных потребностей современных инновационных технологий. Законодательная и прикладная метрология. 2007. № 6
Автор:
Генеральный директор ОАО НПП «Эталон», к.т.н. Владимир Афанасьевич Никоненко
644009, г.Омск, ул.Лермонтова, 175, тел.: (3812) 36-84-00, факс (3812) 36-78-82
Приложение 1
Приложение 2
