Универсальный софт для энергоаудита

Энергетическое обследование, или энергоаудит довольно затратная и длительная работа по оценке того, как потребляется энергия, какие меры необходимо принимать, чтобы использовать ее рационально и сократить неоправданные потери. Для упрощения выполняемых работ и повышения точности расчетов в Институте энергетики Национальной академии наук Беларуси в рамках государственной программы научных исследований «Энергобезопасность и надежность энергоснабжения» разработан программный комплекс «Энергоаудит».

В настоящее время технология создания и эксплуатации энергетических систем состоит из четырех этапов.

1. На стадии предпроектных работ выполняются расчеты и чертежи основных энергетических систем.

2. После утверждения работ по этапу 1 разрабатывается рабочая проектно-сметная документация. На этой стадии выполняются расчеты всех энергетических систем.

3. Выполнение проекта в натуре (строительно-монтажные работы).

4. Эксплуатация энергетических систем. На этом этапе, собственно говоря, и выявляются все недостатки проекта.

Кроме того, в ходе эксплуатации объектов, владельцы системы часто меняют и модернизируют определенные узлы энергетических систем. При этом актуальной является задача снижения потребления первичной энергии.

Такая технология создания и эксплуатации энергетических систем должна была бы предусматривать преемственность технической документации на всех этапах. Однако, учитывая, что расчеты к проектам не прикладываются, старая документация часто теряется и, самое главное, обслуживающий персонал не в состоянии грамотно вести работу по энергосбережению, появляются различного рода проблемы со сбором информации об энергосистемах.

Решением задачи может стать компьютерная программа, позволяющая уже на этапе 1 начать моделирование энергетической системы будущего энергетического объекта. На каждом последующем этапе модель могла бы пополняться, уточняться и конкретизироваться. При проведении энергетического аудита модель также создается или уточняется, если она была разработана ранее. А на основе анализа модели могли быть предложены технические решения по улучшению энергетической системы.

Разработанная программа «Энергоаудит» может быть полезна специалистам по проектированию, эксплуатации и проведению аудита (обследованию) энергетических систем оборудования, зданий и сооружений. Начать работу с программой можно на любом из четырех этапов.

Программа «Энергоаудит» предназначена для моделирования энергетических систем предприятий и зданий с минимальным шагом моделирования динамики объектов равным 1 миллисекунде, что позволяет с высокой точностью моделировать переходные процессы в системах. Шаг моделирования можно изменять. Для более точных расчетов время шага сокращается. Увеличение времени шага моделирования хотя и приведет к небольшому снижению точности, но позволит значительно сократить время, необходимое для выполнения расчетов.

Программа построена с использованием модульной технологии. Основными модулями программы являются:

• «Библиотека программы», которая включает в себя типовые элементы, из которых состоит любой шаблон энергетических систем здания. Также этот модуль включает климатологические данные и математические и физические константы.
• «Модуль отчетов» включает в себя механизмы создания отчетов о работе программы, а также набор стандартных отчетов. Кроме отчетов, поставляемых с программой, пользователь может сам создать практически любой сложности отчет. Представление результатов расчетов возможно в графической форме (осциллограф и мнемосхема).
• «Данные о проекте» хранит основные данные о проекте, такие как общие сведения, список использованных типовых объектов зависимости между ними и начальные условия.
• «База оборудования и материалов» хранит данные о существующем оборудовании, которое можно применять при технико-экономическом обосновании различных энергосберегающих мероприятий.
• «Редактор построения структурных схем» позволяет графически представить пользователю разработанный шаблон, а также дает возможность более удобно вносить в него изменения.
• «Прогнозирование энергопотребления» позволяет рассчитать энергопотребление на несколько лет вперед с учетом планируемых энергосберегающих мероприятий.

В программе используются технологии Drag-and-Drop (Перетащи и Оставь), что повышает уровень комфорта при работе с ней и сокращает время на разработку. При работе с программой «Энергоаудит» существует несколько типов доступа, определяющих права специалистов, которые способны работать с программой.

Пользователь-программист. Данный тип пользователя имеет доступ во все модули программы. Он может создавать новые типовые элементы, корректировать существующие, составлять новые шаблоны и корректировать ранее созданные. Последнее, кстати, означает, что он может корректировать и формулы, описывающие поведения шаблона.

Пользователь-оператор. Данный тип пользователя может составлять новые проекты, используя как типовые элементы, так и шаблоны. Пользователь этого типа не может изменять шаблоны и набор параметров. Он имеет право лишь изменять значения параметров. Это позволит задавать необходимые ему значения исходных параметров, выполнять расчет и получать результаты, но при этом не допускает его вмешательства в саму математическую модель расчетов и исключает повреждение модели и ошибки в расчетах.

Первым этапом разработки модели является разработка шаблона энергетических систем и задание взаимосвязей между различными параметрами разрабатываемого шаблона.

Второй этап предполагает задание значений исходных параметров и описание изменения структуры или параметров энергетических систем, которые произойдут при выполнении энергосберегающих мероприятий.

Вся работа на первом этапе выполняется с помощью пользователя-программиста, который имеет в своем распоряжении базу типовых элементов, а также инструменты разработки собственных типовых элементов. Типовой элемент представляет собой математическую модель определенного участка энергетической системы, такие как отопительный элемент или регулятор тепловой энергии, например. При отсутствии требуемого типового элемента в базе пользователь может создать его самостоятельно, что позволяет моделировать любую энергетическую систему здания. При этом детализация также определяется заказчиком. К примеру, всю систему теплоснабжения можно представить одним типовым объектом либо детализировать ее до уровня отдельных регуляторов внутреннего воздуха на каждом отопительном элементе.

После выбора из базы всех необходимых типовых объектов или их создания пользователь-программист создает связи между объектами, которые позволяют на программном уровне связать параметры различных объектов. Далее заполняются все требуемые математические зависимости между параметрами. После того, как вся эта работа сделана, шаблон готов. Дальше работа передается пользователю-оператору.

Пользователь-оператор вносит значения исходных параметров и моделирует энергетические системы. После выполнения моделирования выполняется проверка модели на адекватность. Для этого существует отдельная функция, которая сравнивает значения, полученные при работе модели с реальными данными измерительных приборов моделируемых систем на реальном объекте, если такие данные имеются.

После выполнения моделирования существующего состояния исследуемых энергетических систем и проверки модели на точность разрабатывает перечень и план внедрения энергосберегающих мероприятий и выполняет расчет изменения энергопотребления на будущий период.

С помощью программного комплекса «Энергоаудит» выполнено энергетическое обследование здания Института энергетики. Были разработаны шаблоны тепловой системы, системы вентиляции и электроснабжения. Рассчитано потребление энергии зданием в текущем состоянии, а также после выполнения определенных энергосберегающих мероприятий, таких как замена окон на энергосберегающие, установка индивидуального теплопункта, утепление стен.

Следует отметить, что при работе с однотипными объектами, услуги пользователя-программиста сводятся к минимуму. Если различные объекты отличаются лишь значениями параметров и их моделирование возможно на одном шаблоне, то всю работу может выполнять пользователь-оператор. Пользователь-программист в данном случае нужен, только если существуют различия между энергетическими системами различных энергетических объектов или если набор энергосберегающих мероприятий для разных объектов различен. Но и при этом не требуется создание нового шаблона, а выполняется лишь модификация существующего.

Приведенный выше обзор возможностей разработанного программного комплекса «Энергоаудит» показывает, что с его помощью возможна разработка шаблона любого объекта энергетического аудита с использованием библиотеки готовых объектов. В случае отсутствия необходимого объекта в библиотеке типовых объектов его можно разработать. Степень детализации и количество моделированных систем определяется пользователем. Возможно моделирование как текущего состояния объекта с получением всех необходимых данных работы, так и анализ эффективности будущего состояния объекта с учетом реализации запланированных энергосберегающих мероприятий.

По материалам младшего научного сотрудника Владимира Рака и заведующего лабораторией «Энергобезопасность» Дениса Римко, Институт энергетики НАН Беларуси