Сомнения в обоснованности энергоэффективности некоторых принципов автоматизации систем водяного отопления

Размещено на http://www.allbest.ru/

Сомнения в обоснованности энергоэффективности некоторых принципов автоматизации систем водяного отопления

К.т.н. В.И. Ливчак, вице-президент НП "АВОК"

Государственный эксперт

энергоэффективности проектной

документации в строительстве

В электронном журнале "Энергосовет" № 6 (19)/2011 г. была помещена статья Д. Школьникова (пресс-служба "Данфосс" г. Москва) "Комплексный подход к повышению энергоэффективности ЖКХ. Доказано практикой" (см. НТ № 6, с. 42-45). Чуть ранее в журнале "АВОК" № 8/2011 была опубликована статья заместителя технического директора ООО "Данфосс" В.Л. Грановского "Энергоэффективные системы отопления: тенденции, практика, проблемы".

В статьях сформулированы 4 обязательных принципа, необходимые к применению в системах водяного отопления жилых зданий, в том числе в "типовом домостроении", для обеспечения "энергоэффективного уровня теплопотребления" и делаются попытки подтвердить это практикой применения. Напомним, что массовое внедрение термостатических клапанов во всех домах московского строительства с 2000 г не оговаривалось никакими дополнительными требованиями. Ниже перечисляются эти 4 принципа (выделено курсивом) с поясняющими комментариями автора настоящей статьи. автоматический коммунальный термостатический клапан

1. Автоматическое поддержание температурного графика на вводе в здание путем устройства автоматизированных узлов управления отоплением (АУУ) с насосным подмешиванием вместо элеваторов, или ИТП с независимым присоединением систем отопления через теплообменник.

2. Качественно-количественное регулирование теплоотдачи системы, включающее терморегулирование на отопительных приборах и стояках. Термин качественно-количественное здесь не уместен, т.к. из курса "Теплоснабжение и отопление" он означает одновременное изменение температуры и расхода подаваемого теплоносителя в зависимости от температуры наружного воздуха. Здесь же имеется ввиду, во- первых, установка термостатов на отопительных приборах, которые в зависимости от отклонения температуры воздуха в помещении от задаваемого для поддержания термостатом (но не по значению температуры, а по выставлению головки термостата на условные значения ее поворота) изменяют расход теплоносителя через отопительный прибор, расположенный в этом помещении. Во-вторых, здесь предполагается оснащение установленных на стояках автоматических балансировочных клапанов функцией "терморегулирования" - поддержания температуры проходящего через них теплоносителя, пока по непонятно какому графику и в зависимости непонятно от какого параметра, путем изменения расхода теплоносителя.

3. Автоматическое поддержание требуемого/расчетного распределения потока теплоносителя по всем участкам системы путем установки в основание каждого стояка системы отопления автоматических балансировочных клапанов (упомянутых выше), поддерживающих постоянство перепада давления в стояках двухтрубных систем или постоянство расхода в стояках однотрубных систем отопления.

4. Индивидуальный учет тепла, мотивированный оплатой по фактическому потреблению, предполагающий установку квартирных теплосчетчиков или водомеров в квартирных горизонтальных системах отопления, либо теплораспре- делителей или датчиков температуры теплоносителя на каждом отопительном приборе в вертикальных системах отопления, стояки которых проходят через помещения разных квартир. Считается, что измерение теплоотдачи отопительного прибора (в условных величинах, по значению которых будет затем распределяться измеренный расход тепловой энергии на отопление всего дома) будет стимулировать жителей к энергосбережению.

1. Автоматическое поддержание температурного графика на вводе в здание

В отношении первого положения - это общеизвестное верное решение, сформулированное еще в СНиП "Тепловые сети" 1986 г. издания и "Свода Правил проектирования тепловых пунктов" 1995 г. издания. В необходимости реализации этого положения убедилась московская администрация и, не без помощи ООО "Данфосс", АУУ, правда по схеме перенасыщенной избыточным оборудованием [1], стали с 2008 г необходимой частью в перечне мероприятий выполнения комплексного капитального ремонта жилых домов. Но, как будет показано далее, одна лишь установка приборов и включение их на поддержание расчетного графика температур не приводит к энергосбережению. Для получения максимальной энергоэффективности очень важно выбрать оптимальный график изменения температур подаваемого в систему отопления теплоносителя в зависимости от температуры наружного воздуха.

Как было показано в [2], температурные графики, задаваемые фирмой "Данфосс" для поддержания контроллером, принимались на основании проектных расчетных параметров теплоносителя 95-70 ОС, в том числе и для домов 51, 53, 59 по ул. Обручева, на которые есть ссылка в статьях, что приводит к завышению годового расхода теплоты на отопление до 30% по сравнению с требуемым и достигнутым нами в отопительном сезоне 2009-2010 гг. [3] (эксперимент по реализации мероприятий, обеспечивающих получение расчетной величины экономии тепловой энергии, после проведения комплексного капитального ремонта на примере жилых домов серии 11-18-01/12 по ул. Обручева 47, 49, 51, 53, 57, 59, 61, 63 проводился в 2009-10 гг. по инициативе и предложениям Москомэкспертизы во исполнение указания мэра г. Москвы при участии Департамента капитального ремонта жилищного фонда, инженерных служб Юго-Западного округа и ООО "Данфосс", - прим. авт.).

Температурные графики должны рассчитываться с учетом заложенного в проектах запаса в поверхности нагрева отопительных приборов и увеличивающейся доли бытовых тепловыделений в тепловом балансе дома с повышением наружной температуры. По нашим исследованиям установлено, что система отопления домов серии II-18- 01/12 запроектирована с запасом в 18-20% по расчетной нагрузке, поэтому расчетные параметры теплоносителя должны быть не 95-70, а 85-64 ОС. Далее, с учетом увеличивающейся доли бытовых тепловыделений в тепловом балансе дома с повышением наружной температуры нулевое теплопотребление системы отопления должно быть не как принято в центральных графиках отпуска тепла теплоснабжающими организациями при tн=18 ОС, а при температуре наружного воздуха +12 ОС [2]. По предложению Москомэкспертизы в доме 57 сотрудниками ООО "Данфосс" были изменены уставки графика в контроллере АУУ соответственно сказанному выше, а в других домах по решению эксплуатирующей организации уставки оставлены проектными. По результатам приведенных в [3] измерений теплопотребления системы отопления домов по ул. Обручева с 1 октября 2009 г. по 30 апреля 2010 г. при изменении среднесуточной наружной температуры от +12,8 до -23,1 ОС, следует, что в доме 57 удельный расход тепловой энергии на отопление в пересчете на нормализованный по СНиП 23-02-2003 отопительный период (4943 ОС.сут.) составил 99,5 кВтч/м2 при норме 95 кВтч/м2 (получено обработкой замеров домового теплосчетчика, предоставленных теплоснабжающей компанией ОАО "МОЭК", с исключением периода неработы прибора). Жалоб со стороны жителей дома 57 на недостаточную температуру воздуха в квартирах в управляющую компанию не поступало. Это позволяет сделать вывод, что режим подачи теплоты на отопление в доме 57 отвечает заданным критериям: обеспечивает комфортные условия пребывания в доме и соблюдение требований энергосбережения. Расчетная экономия тепловой энергии от реализации предложений Москомэкспертизы по оптимизации авторегулирования системы отопления в доме 57 составила по отношению к аналогичным домам без АУУ: [(209,1+187,6)/2-99,5].100/198,4=50%, а к домам с АУУ:

[(133,2+146,4+141,3)/3-99,5].100/140,3=29% (приводимые в круглых скобках величины - это фактический удельный расход тепловой энергии на отопление в домах 51 и 63, а также 47, 49 и 61). Итак, расчетная экономия тепловой энергии достигнута:

· - настройкой контроллера АУУ или ИТП (если дом подключен к тепловым сетям через ИТП, а не к ЦТП, как в домах по ул. Обручева) на параметры теплоносителя с учетом запаса в поверхности нагрева отопительных приборов и построением графика подачи теплоты с учетом увеличивающейся доли бытовых тепловыделений с повышением температуры наружного воздуха, т.е. в нулевой расход теплоты при tн равном 12-14, а не при 18-20 ОС;

· - выбором скорости вращения двигателя циркуляционного насоса отопления на обеспечение требуемых температур теплоносителя в обратном трубопроводе (при увеличении температуры теплоносителя в обратном трубопроводе системы отопления выше графика следует уменьшать скорость вращения двигателя насоса).

2. Терморегулирование на отопительных приборах

А что же показали термостаты на отопительных приборах? Ничего хорошего, несмотря на то, что они были установлены на отопительных приборах перечисленных домов, выявленного перегрева они не сняли.

В условиях необеспеченности системой вентиляции стабильного воздухообмена в квартирах в объеме вентиляционной нормы наличие термостатов приводит либо к перерасходу теплоты на отопление, либо к снижению воздухообмена в квартире ниже нормы и, как следствие, синдрому больного здания. И это связано не с плохим качеством выполнения приборов.

Причина заключается в том, что предлагаемое качественное оборудование устанавливалось без системного анализа его работы в существующих традиционных отечественных системах, обеспечивающих микроклимат в жилых домах типового строительства, без учета менталитета нашего населения. В условиях развала советской (в хорошем смысле слова) научной школы (например, от лаборатории инженерного оборудования зданий МНИИТЭП, возглавляемой М.М. Грудзинским, которая была профильной в предложении новых решений в типовом и экспериментальном строительстве и осуществляла проверку этих решений путем лабораторных и натурных исследований, к середине 90-х годов из 57 человек осталось только 3) решения принимались некомпетентными и порой коррумпированными чиновниками, внедрение нового оборудования происходило без должного анализа последствий. А это способствует расширению предложения другого оборудования без тщательной проверки его целесообразности и эффективности. Об этом и пойдет речь далее.

Герметичные окна и неорганизованная приточная вентиляция плюс термостаты - путь к синдрому "больных" зданий

Дело в том, что человек, система отопления и создаваемый ею тепловой и воздушный режимы в квартире в отсутствии термостатов являются отличной саморегулируемой системой при обеспечении поступления количества теплоты в эту квартиру, как принято в нормах проектирования, в объеме, компенсирующем теплопотери через ограждения и на нагрев вентиляционной нормы наружного воздуха за вычетом бытовых тепловыделений, на что и рассчитывается система отопления. При современных герметичных окнах и естественной вытяжной вентиляции в жилых домах окна в закрытом положении не обеспечивают поступления свежего наружного воздуха в объеме нормативного воздухообмена. Поэтому, если в систему отопления поступает количество теплоты из расчета нагрева нормативного воздухообмена, а окна закрыты, то повышается температура воздуха в отапливаемых помещениях, она выходит за пределы, воспринимаемые человеком как комфортные, и он вынужден приоткрывать окна, чтобы увеличенным воздухообменом вернуть температуру воздуха в помещении на комфортный уровень и удалить излишнюю влагу. Многолетний опыт подскажет жителю, при какой наружной температуре и при каком направлении и силе ветра, какова должна быть степень открытия окна или форточки, чтобы обеспечить воздухообмен в квартире и желательную температуру воздуха в помещении.

Гигиенисты свидетельствуют, что особенности воздействия микроклимата на человека таковы, что он быстро реагирует на изменение окружающей температуры, а незначительные изменения количества воздуха для вентиляции не так ощутимы для него. Поэтому, если в предыдущем примере будет добавлено регулирующее воздействие в виде термостатов на отопительных приборах, которые по определению должны закрываться при повышении температуры воздуха в отапливаемом помещении, то у жителя не возникает потребности в открывании окон. Воздухообмен в квартире будет ниже нормативного, повышается влажность воздуха, возможно образование плесени на стенах - отсюда синдром "больных" зданий, которых в европейских странах значительно больше, чем у нас, поскольку жители их более законопослушны, чем мы - не открывают окна, стремятся к экономии энергии и настраивают термостаты на поддержание желательной им температуры воздуха в допустимых нормами пределах.

А наша незаконопослушность выливается в то, что мы не стремимся к экономии теплоты в доме и раскрываем форточки - температура воздуха в помещении понижается, но житель не успевает на это среагировать, поскольку термостат автоматически раскроется, добавив количество теплоты большее, чем необходимо для нагрева нормативного воздухообмена, поскольку, как было показано выше, отопительные приборы подобраны всегда с запасом. В результате термостаты вызовут перерасход тепловой энергии на отопление.

В связи с этим, внедрение термостатов должно быть обусловлено наличием постоянно действующей вентиляции в квартирах в объеме нормативного воздухообмена. А это значит, что квартиры должны быть обеспечены саморегулируемыми приточными клапанами в наружных стенах или оконных переплетах и механической или гибридной (интенсифицирующей вытяжку из квартир верхних этажей до нормируемых значений) вытяжной вентиляцией.

Только при этих условиях термостаты могут принести пользу, выполняя индивидуальные потребности жителей в обеспечении желаемой температуры в отапливаемом помещении, но не превышающей комфортный уровень при нормативном воздухообмене, и сберегая тепловую энергию на отопление в периоды теплопоступлений с солнечной радиацией либо при увеличении внутренних тепловыделений (например, во время приготовления пищи или выпечки пирогов). А пока это не реализовано, в существующих и проектируемых с естественной вентиляцией зданиях на отопительных приборах надо устанавливать клапаны с ручным управлением без термостатических головок, и обязательно в каждом доме следует предусматривать автоматизированный узел управления системой отопления, позволяющий оптимизировать подачу теплоты на отопление для достижения максимальной экономии тепловой энергии при обеспечении комфортных условий в жилище.

Автоматическое пофасадное регулирование

С учетом выявленного запаса в поверхности нагрева отопительных приборов, различного по величине для разных зданий [4], неэффективным становится осуществление автоматического авторегулирования в ЦТП на группу зданий. А при переходе на ИТП в многосекционных зданиях при определенной ориентации фасадов энергоэффективность теплопотребления может быть повышена разделением системы отопления на фасадные ветки и организацией автоматического пофасадного регулирования подачи теплоты. Оно особенно эффективно при реконструкции существующих протяженных, многосекционных зданий, выполняемой без замены системы отопления. По эквивалентному эффекту пофасадное регулирование не уступает решению авторегулирования с термостатами, но значительно дешевле по капитальным затратам, и не требует проведения сварочных работ в квартирах, необходимых при установке термостатов.

Для бесчердачных 5-9-этажных жилых домов строительства 50-70 годов XX века осуществление пофасадного авторегулирования наиболее удобно, т.к. подающая и обратные магистрали проложены в подвале, и поэтому все сварочные работы для прокладки перемычек, объединяющих пофасадные ветки отдельных секций здания, выполняются только в подвале. На рис. 1 в верхней части показана существующая схема подключения вертикальных стояков посекционных систем отопления жилого дома. Внизу - переключение перемычками фасадных веток разных секций в две самостоятельные пофасадные системы отопления, обслуживающих обе секции дома.

Подтверждением эффективности пофасадного авторегулирования может служить практика применения его в жилых зданиях [5], когда при температуре наружного воздуха 5-8 ОС отопление освещенного солнцем фасада автоматически отключалось не только на период попадания солнечных лучей в окна, но и на такое же время после, за счет теплопоступлений от нагретых поверхностей стен и мебели. Важно, чтобы сигналом пофасадного авторегулирования служила температура внутреннего воздуха отапливаемых помещений - интегратор воздействия солнечной радиации, инфильтрации наружного воздуха и внутренних тепловыделений на тепловой режим здания.

Попытка автоматизировать пофасадно разделенные системы отопления без связи с температурой внутреннего воздуха, ограничившись регулированием температуры теплоносителя в зависимости только от температуры наружного воздуха, даже используя датчик, освещаемый солнечными лучами, не только недостаточно эффективна, но и может привести к нарушению теплового режима здания. Во-первых, трудно найти подобие реакции изменения теплоотдачи системы отопления на степень освещения датчика наружной температуры солнечными лучами и, во-вторых, одновременно с освещением фасада солнцем может быть усиление ветра в сторону того же фасада, что приведет к некомпенсируемому снижению температуры воздуха в помещениях, выходящих на этот фасад.

Регулирование только по внутренней температуре также нежелательно, т.к. это может привести к перерасходу тепла, например, когда в теплый период с появлением солнца из-за повышения внутренней температуры фасадная система отключилась, но температура все еще осталась повышенной, и жильцы дополнительно открывали форточки. После захода солнца температура воздуха понижалась и отопление возобновлялось, но с увеличенным воздухообменом из-за открытых форточек.

Поддержание заданного графика температуры теплоносителя в системе автоматизации с коррекцией по температуре внутреннего воздуха выполняет роль лимитирования подачи тепла.

В системе отопления с термостатами степень использования солнечной радиации ниже, т.к. даже с отключенным с помощью термостата отопительным прибором продолжается теплоотдача стояков, а в пофасадных системах отопления при необходимости выключается вся система вместе со стояками данного фасада. Следует отметить, что на первых испытаниях внедрения термостатов в нашей стране в середине 90-х годов прошлого века в районе Дегунино (г. Москва) экономия теплоты была достигнута примерно одинаковая с пофасадным авторегулированием, которое было реализовано по приведенной выше схеме в 2-х соседних секциях дома, поскольку по предложению руководителя лаборатории МНИИТЭП М.М. Грудзинского было принято решение по установке термостатов с ограничительной шайбой, не позволяющей раскрываться клапану термостата при температуре окружающего воздуха более 21 ОС. Но, как будет показано далее, в последующей практике внедрения термостатов в системах отопления жилых домов отошли от этого принципа.

Неэффективность использования термостатов

Подтверждением того, что в достигнутой экономии за счет наличия АУУ и настройки контроллера и циркуляционного насоса системы отопления на оптимальный режим работы не участвовали термостаты, служат периоды работы системы отопления с отключенным контроллером в АУУ в доме 59 по ул. Обручева (см. рис. 2) [6], в системе отопления которого кроме термостатов установлены балансировочные клапаны на стояках и теплоизмерители на отопительных приборах.

В верхней части рисунка приведены величины среднечасового за сутки расхода теплоты на отопление по измерениям домовым теплосчетчиком за период декабря 2009 г. - января 2010 г в сопоставлении с требуемым, установленным для поддержания контроллером АУУ на проектный график в этом доме и фактическом тепло- потреблении в доме 57, в котором был реализован предложенный Москомэкспертизой режим авторегулирования отопления. В средней части среднечасовой за сутки расход теплоносителя из тепловой сети в систему отопления по обоим домам, и внизу - среднесуточная температура наружного воздуха. 1-19.12 и 19-31.01 АУУ в доме 59 работал в рабочем режиме, фактический расход теплоты на отопление соответствует требуемому (18-25.12 и 13-16.01 - были нарушения в измерениях, температура в обратном трубопроводе не соответствовала фактической, расход теплоты писался не правильно).

20.12-18.01 автоматика АУУ в доме 59 была отключена, расход теплоносителя на отопление увеличился до максимума (почти в 2 раза) и расход теплоты, потребляемый системой отопления, вырос на 40-50% по сравнению с требуемым - термостаты не смогли снять этот перегрев. И только, когда вновь была включена автоматика на АУУ - 19.01, теплопотребление восстановилось до проектного. Почему же термостаты не стали закрываться при таком колоссальном перегреве?

Помимо описанной выше причины, связанной с необеспеченностью системой вентиляции стабильного воздухообмена в квартирах, такой неэкономный режим стал следствием того, что термостаты были оборудованы термостатическими головками с максимальным пределом температурной настройки в 26 ОС (напомним в доме в Дегунино, где была достигнута экономия, термостаты были настроены на 21 ОС). Это означает, что при полном открытии жителем термостата (а менталитет российского жителя оказался таков, что он не будет искать промежуточных положений, тем более что терморегуляторы не оцифрованы по градусам температуры) клапан не будет автоматически закрываться пока температура воздуха в помещении не превысит 26 ОС. Естественно, даже самые теплолюбивые жильцы воспринимают такую температуру как избыточную и раскрывают окна, сбрасывая теплоту на улицу. И ведь после включения контроллера 19.01.10 расход тепла на 59 доме приблизился к 57-му не из- за термостатов, а оттого, что добавили коррекцию по температуре обратной воды, спрямив кривую графика температур по 2-м крайним точкам, и тем самым, занизив значение требуемой температуры.

Что надо делать, чтобы термостаты функционировали, поддерживая tE=21-22 ОС, не выше? Неужели в Германии в квартирах температура воздуха 23-24 ОС?

Другим подтверждением неэффективности термостатов служат результаты "энергосбережения", достигнутые на вышеописанной экспериментальной площадке в прошедшем отопительном периоде 2010-2011 гг. [3]. В домах 51 и 63 закончили капитальный ремонт и запустили АУУ. В доме 53 еще в предыдущем сезоне в нарушение СП 41-101-95 при недостаточном напоре в тепловых сетях на вводе, в соответствии с проектом был установлен гидравлический регулятор перепада давлений, который ограничивал расход теплоносителя в систему отопления. В новом сезоне его-таки не сняли - из-за этого регулирующий клапан на отопление большей частью был раскрыт полностью, а температура теплоносителя, подаваемого в систему отопления, была ниже требуемой по графику. Здесь теплосчетчик зафиксировал наименьшее теплопотребление: если в прошлом отопительном сезоне удельный расход тепловой энергии на отопление в пересчете на нормализованные параметры составлял 111,6 кВт.ч/(м2.год), то в этом сезоне - 115,2 кВт.ч/(м2.год).

В доме 59 теплосчетчик работал не стабильно: за сентябрь зафиксировано 44,45 Гкал, а при пересчете по показаниям расхода теплоносителя на перепад температур получено значение 2588.(70,7-48,0).10-3=58,75 Гкал (расхождение неправдоподобно велико). Помимо этого, он отключался с 11 ноября по 7 декабря 2010 г.; с 18 января по 17 февраля и с 1 по 18 марта 2011 г., а также в апреле, что не позволило нам включить показания измерения расхода теплоты на отопление домов 59 и 53 в обобщающую таблицу итогов. Приводится такое подробное описание недостатков в работе систем отопления домов 53 и 59 именно потому, что по результатам испытаний в этих домах ООО "Данфосс" подтверждает эффективность установки балансировочных клапанов на стояках и теплораспреде лителей на отопительных приборах.

В доме 57, вопреки нашим указаниям, был перенастроен температурный график, задаваемый контроллеру, на непонятно какие параметры - независимо от изменения температуры наружного воздуха от плюс 3,8 до минус 11 ОС, расход теплоты практически не менялся. От той экономии, которая была достигнута в прошлый отопительный период, не осталось и следа. Дом стал также перегреваться, как и другие соседние, и это несмотря на то, что его система отопления была оснащена термостатами на отопительных приборах и также балансировочными клапанами на стояках.

3. Установка автоматических балансировочных клапанов не способствует энергосбережению

Результаты измерений фактического теплопотребления остальных 6 домов в таблице [3], вопреки заявлению ООО "Данфосс" об энергоэффективности примененных ими решений, свидетельствуют об огромном перерасходе теплоты на отопление, который подтверждают и данные о фактических значениях среднемесячной температуры теплоносителя в обратном трубопроводе систем отопления каждого дома в сравнении с требуемой по проектному температурному графику 95-70 ОС. Удельный расход теплоты на отопление за отопительный период во всех домах, кроме д. 57, варьировался от 179 до 210 кВтч/м2, в среднем составляя 190 кВт.ч/м2. При достигнутом на д. 57 в прошлом сезоне 99,5 кВт.ч/(м2.год), т. е. почти в 2 раза больше, чем уже достигнуто в прошлом отопительном сезоне. Температура обратной воды в этих же домах почти везде завышена более чем на 10 ОС, что очень много, тем более что система отопления была запроектирована с запасом, и свидетельствует о том, что циркуляционные насосы отопления работали на избыточной скорости. Основываясь на полученных результатах, следует констатировать явное пренебрежение энергосбережением службами эксплуатации жилищного фонда города. Это нельзя отнести к случайности, поскольку уже было продемонстрировано в предыдущем отопительном сезоне, как можно правильной настройкой АУУ и циркуляционного насоса достичь расчетной экономии теплоты на отопление. Термостаты и балансировочные клапаны не способствовали оптимизации режима работы системы отопления, они не оказали никакого влияния на энергосбережение.

В доказательство "якобы эффективности" установки балансировочных клапанов на стояках системы отопления в рассматриваемых статьях приводится рисунок, на котором показано теплопотребление идентичных контрольных стояков дома 59, где балансировочные клапаны установлены, и дома 53, где их нет, и теплопотребление домов в целом. В левой части рисунка - с одинаковым теплопотреблением, а в правой - со сниженным теплопотреблением в доме 59 по сравнению с домом 53, на основании чего делается вывод, что в доме с балансировочными клапанами теплопотребление сократилось на 712%. Но не приводится, за какой период выполнены измерения, а это важно, т.к. выше было продемонстрировано, как нестабильно выполнялись измерения в доме 59 и о несоответствии задаваемой и поддерживаемой контроллером температур теплоносителя в доме 53. Не указано, при какой наружной температуре проводились измерения и насколько отличалось фактическое теплопотребление обоих зданий от требуемого, и как последнее рассчитывалось. Если фактическое теплопотребление превышало требуемое более чем на 10%, то о какой энергоэффективности может идти речь? Нет подтверждения, что температура теплоносителя, поступающего в систему отопления, на период испытаний была одинакова в обоих домах, а без этого результаты несопоставимы. Нет сведений, в каком положении находились термостаты на обоих контрольных стояках и какая была температура воздуха в каждом помещении, обслуживаемом контрольным стояком. Без перечисленных сведений приведенный в статьях ООО "Данфосс" рисунок ничто не подтверждает.

С другой стороны, отсутствие жалоб жильцов на недостаточную температуру воздуха в отдельных помещениях дома 53 по ул. Обручева, где балансировочных клапанов в системе отопления нет, и расход теплоты на отопление был ниже в период ноября-декабря 2009 г. [2], чем в аналогичном доме 59, где балансировочные краны установлены, свидетельствует о бесполезности их в системах отопления домов серии

II-18-01/12. В жилых домах этой серии, как и в секционных домах 2 и 3-го поколений индустриального домостроения, системы отопления в плане не превышают 30x15 м. Поэтому максимальная длина плеча таких систем (при подводе теплоносителя в центр системы) не превышает 20 м, а количество стояков в отдельной ветке системы составляет 5-7 шт., что чрезвычайно мало, чтобы испытывать трудности в распределении теплоносителя. Вот если их было бы на одной ветке 25, тогда бы стоило задуматься.

Далее, в вертикально-однотрубных системах отопления даже при работающих термостатах расход теплоносителя через стояки практически не меняется, а правильное распределение теплоносителя по стоякам обеспечивается приемами, рекомендуемыми СНиП при гидравлическом расчете трубопроводов: до 70% потерь давления обеспечивается в стояке и только 30% на общих участках подающего и обратного розливов. При этом установка балансировочных клапанов не требуется и СНиПом не рекомендуется. Судить о разрегулировке стояков по несовпадению температуры обратной воды также не правильно, т.к. вертикально-однотрубные системы отопления проектируют с переменным температурным перепадом. Балансировочные клапаны понадобятся только на ответвлениях секционных систем отопления при питании от одного АУУ нескольких секционных систем, а на стояках в домах типовых серий не нужны.

А объяснять необходимость установки на каждом стояке балансировочных клапанов на случай ошибок, допускаемых при проектировании или монтаже, - это, по крайней мере, несерьезно, и ни в одном нормативном документе нет указаний на необходимость установки дополнительного дорогостоящего оборудования "на случай если". Эти ошибки должны выявляться во время настройки системы отопления до сдачи в эксплуатацию и устраняться.

Надежда на получение экономии теплоты от работы термостатов даже в условиях осуществления измерения теплоотдачи каждого отопительного прибора с передачей радиосигнала о количестве теплопотребления на ЕРЦ, что должно было стимулировать жителей к энергосбережению, себя не оправдала. Те обоснования, которые приведены в рассматриваемой статье, - это не результаты натурных испытаний, а теоретические измышления.

4. Индивидуальный учет тепла с помощью теплораспределителей

Результаты натурных обследований показаний теплоизмерителей в системе отопления дома 59 свидетельствуют о недостаточной отработанности этого решения. Так объяснить, почему, например, на 10-ом этаже в однокомнатной квартире № 64 теплоизмеритель насчитал 124 и 95 единиц измерения (отопительные приборы в комнате и кухне), а выше этажом в такой же квартире 350 и 393 единицы, а ниже этажом - 325 и 373 при запасе в поверхности нагрева отопительных приборов соответственно 2,0; 1,5 и 2,5, - а теплоотдача была при этом пропорциональна 188, 876 и 1035 единицам, представители ООО "Данфосс" не смогли.

Поскольку радиаторные коэффициенты прямо зависят от числа секций радиатора, то, наверное, надо дать зависимость возможного количества единиц измерения от средней температуры отопительного прибора и разного набора температуры окружающего воздуха, и тогда можно хотя бы по максимальным показаниям судить о правильности измерения. А то ведь ничего не контролируется, и поскольку приборы предназначены для перераспределения суммы расхода теплоты замеренного на вводе в дом, пока это мало кого волнует, но может привести к недовольству отдельных жителей при расчете с учетом показаний теплоизмерителей.

При непосредственном выполнении измерения возникли практические вопросы, связанные с тем, что в часть квартир отсутствует доступ, а там, где он есть, оказалось, что большинство отопительных приборов (до 70%) установлено с превышением количества секций на 25-50% и даже в 2 раза по сравнению с проектным значением. Вероятно, помимо того, что это опять связано с нашим менталитетом, объясняется также простотой группировки радиаторов, в отличие от конвекторов, и тем, что уж очень одиноко смотрятся правильно рассчитанные проектировщиками 2-3 секции в нише под полутораметровым окном. Проектировщикам следовало предусматривать отопительные приборы меньшей теплоплотности, чтобы они занимали не менее половины проема окна, как рекомендовано нормами.

При расчете теплопотребления каждой квартиры, вероятно, должно быть учтено следующее:

¦ в расчете радиаторных коэффициентов следует вводить надбавку за превышение фактической поверхности нагрева над проектной - за отступления от проекта общедомовых систем надо наказывать. Например, если запас составляет 50%, то сумму коэффициентов данной квартиры надо увеличить в 1,5 раза. В тех квартирах, где не было доступа, радиаторные коэффициенты принимаются исходя из проектного количества секций;

¦ коэффициент расположения квартиры, наверное, правильно принят везде и равен 1, это упрощает расчет, а увеличение нагрузки в квартирах 1-го и последнего этажей сопровождается улучшением качества - отсутствуют неудобства, связанные с наличием смежных квартир внизу или наверху, а в угловых квартирах - возможностью сквозного проветривания и панорамностью вида из окон;

¦ надо привести сумму полученных приведенных (с учетом запаса в поверхности нагрева) радиаторных коэффициентов по каждой квартире и в целом по дому, по отношению приведенного коэффициента квартиры ко всей сумме по дому, включая квартиры, в которых не было доступа. По этой величине может оцениваться составляющая квартиры для расчета фиксированной доли оплаты за отопление без учета энергетического эффекта от авторегулирования теплоотдачи отопительных приборов. Причем в тех квартирах, где не было доступа, фиксированная оплата распределяется и на переменную составляющую теплопотребления,поскольку эти квартиры не участвовали в измерении теплопотреб- ления;

¦ для стимулирования энергосбережения фиксированную часть оплаты следует принимать в размере не более 35%. Тогда, для каждой квартиры она будет определяться в долях по соотношению приведенных радиаторных коэффициентов, либо пропорционально площади квартир от расчетной базовой (из энергетического паспорта) нагрузки, пересчитанной на фактическую температуру наружного воздуха рассматриваемого месяца (на самом деле по абсолютной величине она окажется выше 35%, поскольку в переменной составляющей будет учтен эффект авторегулирования отопления):

,

где Qo.j.j. - расход тепловой энергии (фиксированная часть) i-й квартиры за j-й месяц в Гкал; Qo.бaз - базовый за год (из энергетического паспорта) расход тепловой энергии на отопление дома - без учета работы системы авторегулирования; равный для домов серии 11-18-01/12 после комплексного капремонта:

Qo.баз=Qор*Dd*24/(tв-tнр)=0,158.4943.24/(20+26)=407,5 Гкал.

вj - сумма приведенных радиаторных коэффициентов i-й квартиры, по квартирам, где не было доступа, исходя из проектной величины количества секций, либо площадь i-й квартиры (Ahj); Ув - сумма приведенных радиаторных коэффициентов квартир всего дома, либо площадь всех квартир дома (Ah); tM.j - средняя температура наружного воздуха j-го месяца; nj - число суток в j-м месяце.

Для квартир, где не было доступа, вместо 0,35 подставляется 1.

Тогда, переменная составляющая оплаты за отопление в квартирах будет исчисляться из разницы между фактическим теплопотреблени- ем дома за j-й месяц по показанию домового теплосчетчика и суммы фиксированного за этот месяц теплопотребления по квартирам, включая 100% значение для квартир, где не было доступа. Эта разница делится по квартирам с доступом пропорционально величине показаний теплоизмерителя, установленного на каждом отопительном приборе, умноженному на приведенный радиаторный коэффициент, вычисленный с учетом запаса в поверхности нагрева отопительного прибора. В подсчете суммы, естественно, квартиры, где нет доступа, не участвуют, т.к. в них не происходит измерения.

Очень важно быстрее отработать схему измерения теплопотребления на отопление с теплоизмерителями и доказать ее эффективность на практике, потому что по Федеральному Закону от 23.11.2009 № 261-ФЗ "Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности." с 01.07.2012 г. требуется выполнение поквартирного учета всех энергетических ресурсов, включая отопление, а Минрегионразвития, как всегда [7], уже готовит приказ об отмене поквартирного учета теплопотребления на отопление в многоквартирных домах с вертикальными системами отопления, а таких домов в нашей стране 98% построено и более 90% строится.

Вывод

И все же, продолжать тратить деньги на установку балансировочных клапанов в основаниях стояков, теплораспределителей и термостатов, не доказав, что сами термостаты выполняют свою функцию, поддерживая заданную температуру воздуха на комфортном по ГОСТ уровне 20-22 ОС, и вынуждая жителей открывать окна, чтобы избавится от перегрева, не хорошо!

Литература

1. ЛивчакВ.И. Последовательность в исполнении требований повышения энергоэффективности многоквартирных домов. "Энергосбережение", № 6, 2010 г.

2. Ливчак В.И. Реальный путь повышения энергоэффективности за счет утепления зданий. "АВОК", № 3, 2010 г.

3. Ливчак В.И., Забегин А.Д. Преодоление разрыва между политикой энергосбережения и реальной экономией энергоресурсов // Энергосбережение. - 2011.- № 4.

4. Ливчак В.И. Фактическое теплопотребление зданий, как показатель качества и надежности проектирования. "АВОК", № 2, 2009 г.

5. Ливчак В.И., Чугункин А.А., Оленев В.А. Энергоэффективность пофасадного автоматического регулирования систем отопления. Водоснабжение и сантехника, № 5, 1986 г.

6. Ливчак В.И. О расчете систем отопления, энергосбережении и температуре воздуха в отапливаемых помещениях жилого дома. "АВОК", № 2, 2010 г.

7. Артюшин А.Н. Почему снижают требования к ограждающим конструкциям?//Энергосбережение. - 2012.-№ 1.

Размещено на Allbest.ru