Снижение потребления тепловой энергии как зданием, так и системами инженерного оборудования особенно важно при ограниченных в Республике Беларусь запасах природных топливно-энергетических ресурсов и росте мировых цен на них. Многочисленные информационные источники отмечают, что доля расходуемых на отопление зданий энергоресурсов составляет более 35 % топливно-энергетического баланса Беларуси. Это обусловливает в создавшейся ситуации прежде всего снижение основных составляющих общих расходов теплоты отапливаемых зданий.
Значимость в 2 % нетрадиционных возобновляемых источников отражает бытующее мнение о сложности, неэкономичности и даже невозможности в климатических условиях Беларуси использования для энергосбережения энергии ветра и солнца и, безусловно, весьма занижена по сравнению с опытом экономически развитых стран.
В настоящее время основное внимание обращается на повышение теплозащиты зданий, что отражено в изменении № 1 ТКП 45-2.04-43-2006, введенном 01.07.2010, минимальных значений сопротивлений теплопередаче ограждающих конструкций. В подавляющем большинстве публикаций и при обсуждениях особенностей проектирования энергоэффективных зданий, которые к 2015 году займут до 60 % общего объема строительства, отмечается снижение энергопотребления за счет использования теплоты удаляемого внутреннего воздуха для подогрева свежего наружного в теплообменниках-утилизаторах и "более теплых ограждающих конструкций и окон".
Незаслуженно игнорируются все аспекты модернизации инженерных систем и учета расходов теплоты. Элементы автоматики и тепломеры устанавливаются практически во всех зданиях, но только в тепловых узлах. Из-за стремления минимизировать сметную стоимость весьма ограничено автоматическое регулирование гидравлического режима в магистральных трубопроводах и особенно в стояках системы отопления, что существенно упрощается при индивидуальном регулировании теплопотребления отопительными приборами.
Исследования, выполненные практически во всех странах Западной Европы, доказывают, что ощутимые результаты, вплоть до двукратного снижения расходов теплоты на отопление, дает только комплекс составляющих энергосбережения:
— улучшение характеристик ограждающих конструкций;
— модернизация систем отопления с применением оборудования учета теплопотребления как зданием, так и каждой квартирой;
— экономическое стимулирование населения при организации поквартирного учета с оплатой конкретных расходов тепловой энергии.
Однако индивидуальное регулирование и учет затраченной теплоты каждой квартирой применяются в Беларуси в единичных случаях с 1998, а в массовом строительстве, в частности ОАО "МАПИД",— с 2005 года. Потенциальную возможность на 1 ноября 2011 года организовать в г. Минске такую систему расчетов имеют более 500 домов. К сожалению, по ряду объективных и субъективных причин в настоящее время по показаниям индивидуальных приборов учета теплоты рассчитывается около 275 жилых домов.
Если теплопотребление домов в целом регистрируется практически везде, то индивидуальный поквартирный учет внедрен только в отдельных зданиях Минска, Брестской и Гомельской областей, а Польша, Болгария, Румыния, Венгрия, Чехия активно внедряют индивидуальный учет теплоты и догоняют Германию, Францию, Великобританию по установке приборов индивидуального теплового учета. К этому их подталкивает стоимость тепловой энергии.
Анализ составляющих услуг по содержанию жилья свидетельствует, что расходы на отопление и подогрев воды являются преобладающими над всеми другими (техническое обслуживание, отчисления на капитальный ремонт и др.), обеспечивая существенный доход поставщикам услуг. Как следствие, во многих зданиях, имеющих в системах с вертикальной разводкой системы отопления приборы индивидуального регулирования и учета, из-за позиции жилищно-эксплуатационных организаций расчеты по показаниям теплосчетчиков в квартирах не производятся, затрудняя внедрение мероприятий по энергосбережению.
Повсеместно применяемая оплата отопления по прибору учета на весь дом в зависимости от общей площади квартиры не учитывает индивидуальных условий эксплуатации и качества регулирования расходов и температур теплоносителя. Поэтому из-за разрегулировок систем отопления обычным является перегрев помещений в квартирах верхних этажей и вблизи тепловых узлов, устраняемый проветриванием. При снижении жильцом температуры воздуха помещения до комфортных параметров за счет индивидуального регулирования и учета теплопотребления расходы сокращаются до 7 % на каждый градус снижения.
Приемы рационального потребления тепловой энергии осваиваются населением очень быстро. Внимание акцентируется на следующих моментах:
— проветривание помещений при положении термостата "закрыто", то есть теплоноситель не поступает в отопительный прибор, счетчик не фиксирует повышенную теплоотдачу;
— не только в кухне, но и других помещениях квартиры следует поддерживать пониженный график регулирования при теплопоступлениях от бытовых электроприборов, пищеприготовлении, а также физических хозяйственных работах, связанных с повышенными тепловыделениями организма человека;
— в периоды наиболее часто встречающихся за отопительный период температур наружного воздуха от +5 оС до -5 оС индивидуальное регулирование теплопотребления намного рациональнее регулирования автоматикой здания в целом;
— когда люди отсутствуют в квартире или отдельных ее помещениях, регуляторы теплопотребления следует устанавливать на пониженный уровень.
Опыт многих государств экономически развитых стран Европы позволил определить значимость и долю мероприятий в энергосбережении, которые, к примеру, для Дании приведены в таблице 1 (по данным представительства фирмы "Данфосс" в Беларуси).
Таблица 1. Доля мероприятий в энергосбережении
Очень важны сроки окупаемости мероприятия, которые минимальны именно на модернизацию систем инженерного оборудования, и широкое внедрение способов индивидуального регулирования и учета теплопотребления. Использование приборов регулирования и учета теплопотребления каждого отопительного прибора не требует корректировок схем систем отопления, а единовременные затраты увеличиваются всего лишь на 0,5–0,7 %.
При этом практически никто не анализирует достоинство индивидуального регулирования теплоотдачи отопительных приборов для включения отопления зданий и экономии при этом энергии. Действующая в настоящее время практика начала отопительного сезона после установления среднесуточной температуры +8(10) оС в течение пяти вместо практиковавшихся многие десятилетия трех суток не учитывает особенностей теплофизических характеристик здания и климатологии. Принятые ранее трое суток расчетных среднесуточных температур наружного воздуха учитывали возможность поддерживать в помещениях расчетную температуру воздуха за счет аккумулированной ограждениями теплоты. Действующий сейчас период пяти суток значительно задерживает начало отопительного периода, так как даже один день повышения температуры снаружи приводит к новому отсчету. В итоге, отопительные сезоны 2010–2011 и 2011–2012 годов в Минске начинали по решению исполкома, то есть по субъективным ощущениям и многочисленным жалобам граждан. Действующие правила привели к активному понижению температур воздуха в помещениях, с которым борются, включая газовые горелки плит или электронагревательные приборы. Резко возрастают расходы газа и электроэнергии, что очень невыгодно государству при действующих пониженных для жилья тарифах на энергоносители. Если учесть, что период включения отопления в городе выполняется в течение пяти-шести суток, перерасход весьма значителен, а количество жалоб на дискомфорт растет в геометрической прогрессии. После включения, независимо от действующих правил, наступает потепление, в помещениях возникает перетоп, который устраняют обычным проветриванием. Наличие термостатов на отопительных приборах, с помощью которых устанавливают требуемые температуры, позволяют уменьшить нагрузку теплосетей и сократить сроки их перевода с летнего на зимний режим. Но главное, значительно снижается перерасход топливно-энергетических ресурсов.
Для определения расходов теплоты каждой квартирой предусматривается одно из следующих решений:
— устройство поквартирной горизонтальной разводки труб системы отопления с устройством индивидуальных тепловых пунктов со счетчиком теплоты и термостатическими клапанами-регуляторами на отопительных приборах;
— установка индикаторов расхода теплоты на каждом отопительном приборе, теплоотдача которого регулируется потребителем с помощью специального термостатического клапана.
При горизонтальной поквартирной разводке системы отопления для учета теплопотребления в индивидуальном тепловом пункте каждой квартиры предусмотрены теплосчетчики различных моделей и версий ("Струмень", "Сенсоник" и т. п.).
Приборы оснащаются счетчиками теплоты различных типов и современной электроникой, которая совмещает регистрацию параметров, стабильность и точность измерений. Учет теплопотребления квартир при горизонтальной разводке труб системы отопления с индивидуальными тепловыми пунктами весьма одобряется эксплуатационными службами, так как позволяет отключать отопление абонента при задолженности квартплаты, но имеет ряд технико-экономических недочетов, которые приведены ниже. Дополнительно можно также сказать и о том, что каждый жилец должен обучиться специальности "Обслуживание приборов КИПиА" для исключения преднамеренных или случайных ошибок при восприятии информации. Последнее является, в принципе, невыполнимым. Поэтому работают исключительно специализированные абонентские службы.
Для возможности учета теплопотребления каждым отопительным радиатором более 50-ти лет назад в странах Европы разработаны и применяются приборы — распределители теплоты (рис. 2). Величина отображаемого значения является безразмерной и отражает долю расхода тепловой энергии конкретным отопительным прибором относительно общего расхода жилого дома. Распределитель регистрирует теплопотребление в зависимости от режима регулирования расходов теплоносителя в учитываемом отопительном приборе. Распределители теплоты получили широкое распространение вследствие массового применения в строительстве систем отопления с вертикальной разводкой стояков. В этом случае применяется учетно-расчетный метод с применением распределителей теплоты "Допримо" (электронного типа) или "Экземпер" (испарительного типа).
Приборы монтируются на поверхности радиаторов при помощи специальных креплений и пломбируются от несанкционированного вмешательства.
Для каждой квартиры создается монтажная карта с описанием ее расположения в доме, типов и количества радиаторов и номерами распределителей теплоты.
Более современные приборы электронного типа "Допримо" устанавливают в определенной точке радиатора, оснащены двумя датчиками температуры, которые фиксируют температуру поверхности радиатора и помещения, а процессор подсчитывает, принимая во внимание малейшие температурные различия, отданное радиатором количество теплоты. Показания распределителя считываются с жидкокристаллического дисплея прибора. Кроме непосредственного считывания данных с жидкокристаллического дисплея, возможна дистанционная регистрация теплопотребления за месяц или другой период с использованием передачи данных на радиочастоте для расчетов оплаты отопления.
Прибор работает от литиевого аккумулятора, автоматически производит самодиагностику и обеспечивает хранение и отображение не только текущих показаний расхода, но и другой информации, необходимой для правильного расчета и анализа теплопотребления.
Распределители испарительного типа "Экземпер" содержат ампулу со специальной жидкостью. Чем больше жидкости испарилось за отопительный сезон, тем больше тепловой энергии было израсходовано. Жидкость в ампулах не токсична, но имеет специфический запах для предотвращения использования ее в питьевых целях. По окончании отопительного сезона после считывания показаний вскрывается пломба, ампула заменяется, и прибор снова пломбируется. Количество испарившейся жидкости косвенно характеризует теплопотребление отопительного прибора за отопительный период.
Комплексное применение индивидуального и централизованного способов регулирования и учета теплопотребления системой отопления (рис. 3) снижает расходы теплоносителя в отопительные приборы разных помещений, но сохраняет пониженный и практически постоянный расход на здание, что не сказывается на гидравлическом режиме тепловых сетей, но позволяет подключить новых абонентов или снизить мощность циркуляционных насосов.
На каждом отопительном приборе устанавливается регулирующий термостат "А" и прибор косвенного индивидуального учета (распределитель) "Б". В тепловом узле монтируется теплосчетчик "В", который регистрирует суммарные расходы теплоты, потребленной зданием. Кроме того, при необходимости, в отдельных точках системы отопления могут устанавливаться элементы автоматического регулирования расходов теплоносителя.
На основании показаний распределителей "Б" в помещениях и теплосчетчика на вводе в здание "В" можно произвести индивидуальный расчет теплопотребления каждым помещением. В расчете учитываются особенности теплопотребления: тип отопительного прибора и его размеры, расположение помещения в здании, наличие помещений общего пользования, не оборудованных распределителями теплоты, смена жильцов за период расчета и др. В течение отопительного сезона потребители, как и в других зданиях, вносят ежемесячную оплату отопления в зависимости от общей площади квартиры и усредненных расходов по показаниям теплосчетчика в тепловом узле. Раз в год представители организации, осуществляющей обслуживание и расчет индивидуального теплопотребления, снимают показания распределителей и производят, используя компьютерную программу, перерасчет произведенной оплаты. По результатам перерасчета корректируется оплата (компенсация переплаты или доплата) и рассчитывается сумма ежемесячных выплат на следующий отопительный сезон.
Расположение однотипных помещений с разными теплопотерями (угол, первый, средний или верхний этаж) в здании учитываются поправочными коэффициентами. Действующие в настоящее время требования ТКП 45-2.04-43-2006 "Строительная теплотехника" регламентируют обеспечение примерно одинаковых теплопотерь во всех зонах здания. Это существенно облегчит расчеты теплопотребления и устранит жалобы.
Оплата стоимости потребленной каждой квартирой теплоты заставляет жильцов организовать индивидуальное регулирование теплоотдачи, следствием которого является снижение расходов теплоты здания в целом, что подтверждается таблицей 2.
Таблица 2. Сравнение теплопотребления систем отопления за сезон 2008–2009 годов
Весьма показателен пример снижения расходов теплоты в трех домах из девяти, одновременно сданных МАПИД на улице Лещинского в Минске (табл. 3). Жители только трех заключили договоры на индивидуальный расчет теплопотребления, уяснив его характерные особенности и возможности экономии оплаты. При этом на подводках к отопительным приборам смонтированы запорные шаровые краны, не предназначенные для регулирования расхода теплоносителя. Тем не менее, люди научились менять расход теплоносителя в радиаторах отопления даже этими кранами.
Таблица 3. Удельное теплопотребление (Гкал/м2) домов по ул. Лещинского в Минске, 2008–2009 годы
Приняв минимальное теплопотребление дома № 33/1 за базовое, можно заключить, что здания с индивидуальным регулированием и, главное, учетом имеют примерно одинаковые характеристики. В остальных зданиях с такими же архитектурно-планировочными и конструктивными характеристиками теплопотребление более чем в 1,5 раза выше и даже превышает городской норматив. Устанавливаемые в большинстве случаев сегодня термостатические клапаны дают еще больший результат.
В одном и том же доме в течение нескольких лет потребление теплоты снижается по мере уяснения жильцами достоинств этого мероприятия. В качестве примера приведены характеристики нескольких жилых домов Минска за два отопительных сезона (табл. 4).
За отопительный сезон 2010–2011 годов в Минске по результатам поквартирного учета тепловой энергии можно выделить лучшие средние значения удельного теплопотребления зданием (табл. 5), которые могут быть средними планируемыми показателями при разработке программ энергосбережения для организаций ЖКХ города.
Таблица 4. Снижение теплопотребления жилых домов при эксплуатации индивидуальных приборов учета
Таблица 5. Удельные расходы теплоты на отопление 1 квадратного метра общей площади лучших домов в Минске по результатам отопительного сезона 2010–2011 годов.
Примечание: КШ — кран шаровой; ТС — термостат
Вышеприведенная информация убедительно свидетельствует о необходимости оперативно организовать массовое внедрение малозатратного и эффективного регулирования и учета теплопотребления. Для этого, прежде всего, необходим ряд организационных мероприятий на всех этапах разработки и внедрения, которые предусмотрят согласованные действия служб заказчика, проектировщика, экспертизы, монтажа систем отопления, технадзора и Госстройнадзора, служб эксплуатации и, наконец, обучение населения.
Однако накопленный опыт организации индивидуального регулирования и учета тепловой энергии свидетельствует о ряде приведенных ниже объективных и субъективных трудностей и ошибок, которые тормозят и даже дискредитируют этот способ энергосбережения.
Только грамотный подход и знание характерных особенностей способа, оборудования и приборов может обеспечить положительные результаты и максимальный эффект применения индивидуального регулирования и учета теплопотребления в здании, тем более что изменение № 3 СНБ 4.02.-1-03 "Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха" требует в пункте 6.14 при разработке и расчетах системы отопления предусматривать:
— регулирование и учет потребляемой теплоты каждым отдельным потребителем в здании, а также зданием в целом;
— разводку трубопроводов систем отопления, обеспечивающую возможность установки счетчика расхода теплоты для каждого потребителя.
Для достижения результатов необходимо выполнение специалистами, сопричастными профессионально к созданию системы отопления, следующих мероприятий:
— в техническом задании на проект следует однозначно указывать на применение термостатического клапана в комплекте с термоэлементом и приборов индивидуального учета теплоты, хотя многие заказчики до сих пор требуют предусматривать шаровые краны, которые являются элементами запорной арматуры, а не регуляторами;
— применение в проектах в качестве регуляторов шаровых кранов или кранов двойной регулировки вместо термостатов или клапанов без термоэлементов недопустимо;
— в спецификации обязательно следует указывать код оборудования по каталогу производителя, так как если этого нет, служба снабжения субподрядной организации закупает неверное оборудование, которое впоследствии и монтируется;
— при экспертизе проекта, особенно капремонтов или модернизации зданий, не допускать нарушений требований норм из-за желания уменьшать сметную стоимость объекта, когда из проектных решений выводятся регуляторы.
Поражает позиция заказчиков строительства, особенно застройщиков. Если государственные строительные организации Минска в подавляющем числе случаев применяют термостатические клапаны в комплекте и устанавливают приборы учета, то частные — с точностью наоборот. Термостаты смонтированы неверно или без термоклапанов. Приборы учета передаются председателю ТСЖ в упаковке: "Делай с ними что хочешь. Можешь установить своими силами, а можешь вовсе не устанавливать". Например, застройщик "Тамбаз" в домах по ул. ул. Тургенева, 5 и Богдановича, 136 в проектном решении принял термостаты без термоэлементов, а под приборы учета просто предусмотрел места крепления, но их не закупал ввиду отсутствия в проекте. И такой проект проходил экспертизу! Ряд застройщиков, например, "Инвест-систем", "Новый век", "Арэса-сервис", "Итера-строй" и др., желая снизить затраты на строительство жилья, стремятся исключить из проектов приборы учета в квартирах или предусматривают некомплектный вариант. Это противоречит государственной политике энерго-
сбережения и нарушает требования строительных норм, которые должны неукоснительно выполняться всеми.
Таким образом, только принципиальная позиция экспертов на неукоснительном выполнении требований ТНПА, независимо от форм собственности, обеспечит оперативность массового внедрения данного эффективного способа энергосбережения.
Проектные организации, как уже отмечалось, предусматривают горизонтальную или вертикальную схемы разводки отопления. В первом случае для учета потребленной квартирой теплоты применяют приборы непосредственного учета, во втором — приборы косвенного учета (распределители) испарительного или электронного типа.
Если применение приборов непосредственного учета вполне оправдано в одноквартирных индивидуальных домах, то его установка на вводе в квартиру позволяет учесть лишь долю квартиры в затратах на обогрев всего здания. Не учитываются теплопотери трубопроводов стояков на лестничных клетках, подводящих трубопроводах к ним и т. д. В результате дополнительно к его показаниям с учетом коэффициента местоположения квартиры необходимо квалифицированно определить долю теплопотерь при транспортировке теплоносителя от прибора коммерческого учета в тепловом узле до прибора индивидуального учета, а также долю затрат на обогрев мест общего пользования. Таким образом, прибор вместо прямого учета косвенно показывает теплопотребление квартиры в здании. Недопонимание проектировщиков этого и приводит к использованию прямопоказывающих дорогих счетчиков. Жильцы не могут понять этого, проводя аналогию с учетом расходов электроэнергии. Как следствие, информирование о показаниях при самостоятельном со стороны жильцов считывании с дисплея выявило как непреднамеренное, так и умышленное искажение информации показаний приборов. В результате возникла необходимость организации специализированной абонентской службы.
При этом весьма показательно выполненное институтом "Минскпроект" сопоставление затрат в ценах 2006 г. (табл. 6). Один и тот же дом (серия 3А-ОПБ, дом № 7 по генплану в микрорайоне Масюковщина-7, общая площадь — 15868,77 м2) оснащен одной из двух названных разводок и соответствующей ей системой регулирования и учета теплоты.
Таблица 6. Сметная стоимость системы отопления
Разница сметной стоимости в 3,16 раза (табл. 6) является весьма существенной и показывает целесообразность перехода к традиционной вертикальной разводке с учитываемой в расчетах теплоотдачей трубопроводами стояков в отапливаемые помещения.
Использование для учета теплопотребления квартир распределителей вместо показывающих счетчиков при одинаковых условиях применения предпочтительней и по экономическим, и по организационным показателям (табл. 7).
Таблица 7. Сравнительный анализ двух вариантов оборудования и организации учета теплопотребления для стандартных квартир
Применение приборов косвенного учета теплопотребления более экономично (табл. 7) и при этом исключаются возникающие сложности при учете приборами индивидуального теплопотребления квартир в многоквартирных домах. Даже при горизонтальной поквартирной разводке трубопроводов значительно выгоднее применять распределители косвенного учета потребленной квартирной теплоты. Потребителю услуг индивидуального учета теплоты, как показывает практика, безразлично, при помощи какого прибора сервисная организация получит и предоставит к оплате окончательный расчет.
Кроме приведенных достоинств, как отмечалось выше, применение распределителей расхода "Допримо 3 радио нэт" позволяет с помощью мобильной сети GSM определять текущие показания теплопотребления любого отопительного прибора. При этом затраты на приборы учета по сравнению с такой же системой считывания показаний при установке счетчика на квартиру "Сенсоник II MBus" и концентратора с GSM модемом ниже на 70 %.
Правила проведения расчетов как при использовании теплосчетчиков, так и устройств регистрации тепловой энергии определены инструкцией № 13 от 24.05.2004 МЖКХ, а также Методическими рекомендациями определения потребления тепловой энергии на отопление жилых, нежилых и вспомогательных помещений на основании показаний распределителей тепла и приборов индивидуального учета тепловой энергии, утвержденными приказом МЖКХ № 116 от 31.08.2011.
Постоянно выявляются многочисленные нарушения установки термостатов, теплосчетчиков при монтаже систем отопления. Это является следствием игнорирования инструкций по монтажу оборудования заводов-изготовителей. Совершает ошибки персонал монтажников, но выявить их не способны ни прорабы, ни мастера, ни инспекторы технического надзора.
В настоящее время из-за отсутствия в нормативных правовых актах системы ЖКХ однозначной необходимости расчетов в домах, оснащенных индивидуальным учетом, для заключения договора необходимо убедить председателя ЖСПК или товарищества собственников, а также владельцев квартир в его целесообразности. По причине ошибок в проектах, недоукомплектованности зданий и просто нежелания председателей, а реже — жильцов в Минске на март 2012 г., как уже отмечалось, примерно в 200 жилых домах не применяется система индивидуальных расчетов. Подавляющее число из них — это дома частных застройщиков.
Таким образом, срочное исправление указанных недостатков позволит получать конкретные результаты теплопотребления квартир во всех вновь возводимых и капитально реконструируемых жилых домах, обеспечивая существенную экономию энергоресурсов. А применение регулирования отопления в офисных помещениях и индивидуальный учет за потребленный энергетический ресурс при действующих тарифах, которые на порядок выше, чем в жилье, внесет еще больший вклад в уменьшение энергозависимости экономики.
Автор благодарит руководство и сотрудников предприятия "Иста" за предоставленную информацию и консультации при подготовке статьи.
ВЫВОДЫ:
1. Явная экономия тепловой энергии достигается в жилых зданиях, оснащенных системой индивидуального учета и регулирования тепловой энергии.
2. Наиболее высокие показатели выявлены в зданиях, которые оборудованы системой индивидуального учета и регулирования, эксплуатируемых несколько лет, когда потребители убедились в снижении тепловых нагрузок отопительных приборов квартиры.
3. Экономия в зданиях с применением в качестве регуляторов шаровых кранов менее значительна (20–30%) в сравнении с применением автоматических терморегуляторов (30–50 %).
5. Снижение теплопотребления обеспечивается только при наличии достоверных методов учета расходов и расчетов стоимости тепловой энергии для индивидуальной оплаты и, как следствие, заинтересованностью потребителей.
И. Ф. Фиалко, профессор, к. т. н.,
Межотраслевой институт повышения
квалификации и переподготовки кадров
по менеджменту и развитию персонала
Белорусского национального
технического университета
ЛИТЕРАТУРА
Колесников, А. И. Энергосбережение в промышленных и коммунальных предприятиях / А. И. Колесников, М. Н. Федоров, Ю. М. Варфоломеев