Дефицит тепла указывает на необходимость устройства в помещении систем отопления

Обновлено: 05.07.2024

Динамика давления в системе отопления

Система отопления, как уже указывалось, предназначена для создания в помещениях здания температурной обстановки, соответствующей комфортной и отвечающей требованиям технологического процесса.

Выделяемое человеческим организмом тепло должно быть отдано окружающей среде так, чтобы человек не испытывал при этом ощущений холода или перегрева. Наряду с затратами на испарение с поверхности кожи и легких тепло отдается с поверхности тела конвекцией и излучением. Интенсивность отдачи тепла конвекцией в основном определяется температурой окружающего воздуха, а при отдаче лучеиспусканием— температурой поверхностей ограждений, обращенных в помещение.

Температура помещения зависит от тепловой мощности системы отопления, а также от расположения обогревающих устройств, теплозащитных свойств наружных ограждений, интенсивности других источников поступления и потерь тепла. В холодное время года помещение теряет тепло через наружные ограждения. Кроме того, тепло расходуется на нагревание наружного воздуха, который проникает в помещение через неплотности ограждений, а также на нагревание материалов, транспортных средств, изделий, одежды, которые охлажденными поступают с улицы в помещение. Системой вентиляции в помещение может подаваться воздух с более низкой температурой по сравнению с воздухом помещения, технологические процессы могут быть связаны с испарением жидкостей и другими процессами, сопровождающимися затратами тепла. При установившемся режиме потери равны поступлениям тепла. Тепло поступает в помещение от технологического оборудования, источников искусственного освещения, нагретых материалов и изделий, в результате прямого попадания через оконные проемы солнечных лучей, от людей. В помещении могут быть технологические процессы, связанные с выделением тепла (конденсация влаги, химические реакции и пр.).

Учет всех перечисленных источников поступления и потерь тепла необходим при составлении теплового баланса помещений здания.

где Qorp — потери тепла через наружные ограждения;

Qвент — расход тепла на нагревание воздуха, поступающего в помещение;

Qтехн — технологические и бытовые тепловыделения.

Баланс составляется для условий, когда возникает наибольший при заданном коэффициенте обеспеченности дефицит тепла. Для гражданских зданий обычно принимают, что в помещении отсутствуют люди, нет освещения и других бытовых тепловыделений, поэтому определяющими расход тепла являются теплопотери через ограждения. В промышленных зданиях принимают в расчет интервал технологического цикла с наименьшими тепловыделениями.

Баланс тепла составляют для стационарных условий. Нестационарность процесса, теплоустойчивость помещений, периодичность работы системы отопления учитывают специальными расчетами на основе теории теплоустойчивости.

1. Потери тепла отдельные ограждения и помещением

Наибольшие потери тепла через отдельные ограждения определяются по формуле

где R₀,api—приведенное сопротивление теплопередаче ограждения;

Индекс i относит все обозначения к i-тому ограждению.

Рисунок 1. Определение наибольших теплопотерь помещения в период резкого холодания

1-кривая изменения наружной температуры;

2-теплопотери помещения,складывающиеся из теплопотерь через окна 3, стены и перекрытия.

Величина наибольших теплопотерь будет соответствовать коэффициенту обеспеченности внутренних условий в помещении Коб, с учетом которого выбрано значение t_н.

Наружные ограждения обычно имеют различную теплоустойчивость. Через ограждение с малой теплоустойчивостью (окна, легкие конструкции) теплопотери при похолодании будут резко возрастать, практичен ски следуя во времени за изменениями температуры наружного воздуха. Через теплоустойчивые ограждения (стены, перекрытия) потери тепла в период резкого похолодания возрастут немного, и во времени эти изменения теплопотерь будут значительно отставать от понижения наружной температуры. Потери тепла через массивные ограждения передадутся в помещение позднее, чем через легкие. Поэтому максимальные потери тепла всем помещением в расчетных условиях периода резкого похолодания не будут равны сумме наибольших потерь через отдельные ограждения. Необходимо провести сложение теплопотерь через отдельные ограждения с учетом их сдвига во времени.

Для упрощения решения этой задачи (рис. 1) можно ориентироваться на одно ограждение, доля потерь тепла через которое наибольшая. Обычно таким ограждением является окно. В период резкого похолодания, как показывают натурные наблюдения, теплопотери через окна составляют до 80% и более от общих потерь. Основываясь на наблюдениях, также можно считать, что максимальные потери тепла помещением <Зогр совпадают во времени с наибольшими теплопотерями через окна.

Динамика давления в системе отопления

Гидравлическое давление в каждой точке замкнутого контура системы отопления в течение отопительного периода подвержено непрерывному изменению. Давление изменяется вследствие непостоянства плотности воды и циркуляционного давления, которое обусловлено качественно-количественным регулированием, т. е. изменением температуры и расхода воды при эксплуатации системы отопления.

Итак, в системе отопления наблюдается динамический процесс изменения гидравлического давления. Исходное значение давления соответствует гидростатическому давлению в каждой точке при покое воды. Наибольшее изменение давления происходит при циркуляции максимального количества воды с температурой, достигающей предельного значения при расчетной температуре наружного воздуха. Рассматривая и сравнивая крайние значения при этих двух гидравлических режимах, можно судить о динамике давления в каждой точке цри действии системы отопления в течение отопительного периода.

Анализ динамики гидравлического давления делается с целью выявления в системе отопления мест с чрезмерно низким или высоким давлением, вызывающим нарушение циркуляции воды или разрушение отдельных элементов. На основе такого анализа намечаются мероприятия, обеспечивающие нормальное действие системы отопления.

Для установившегося движения потока воды — капельной несжимаемой жидкости — уравнение Бернулли имеет вид:

где р— плотность воды, кг/м3;

g— ускорение свободного падения, м/с2;

h — высота положения оси или сечения потока воды над плоскостью сравнения, м;

р—давление в потоке воды, Па;

w — средняя скорость движения потока воды, м/с.

По уравнению Бернулли, представляющему собой частный случай записи общего закона сохранения материи в природе, полная энергия потока состоит из кинетической и потенциальной энергии.

Кинетическая энергия движения потока воды измеряется гидродинамическим давлением.

При скорости движения воды в теплопроводах насосной системы отопления 1,5 м/с гидродинамическое давление составляет:

Потенциальная энергия потока воды складывается из энергии положения потока и энергии давления в потоке.

В каком-либо сечении потока воды энергия положения измеряется высотой положения сечения потока над плоскостью сравнения, энергия давления — пьезометрической высотой, на которую может подняться вода над рассматриваемым сечением. В замкнутой системе отопления проявляется энергия давления, рассматриваемая как гидростатическое давление, вызывающее циркуляцию воды.

Гидростатическое давление в вертикальной трубе при изменении положения потока только на 1 м возрастает или убывает на величину

Очевидно, что изменение гидростатического давления по высоте системы отопления даже одноэтажного здания более чем на целый порядок превышает максимальное значение гидродинамического давления. Поэтому в дальнейшем для характеристики изменения гидравлического давления в системе отопления будем учитывать изменение только гидростатического давления, приближенно считая его равным полному.

Рассмотрение динамики давления проведем в системе водяного отопления с естественной и искусственной циркуляцией воды как при наличии расширительного бака, так и без расширительного бака.

О целесообразности индивидуального учёта тепла в МКД

В журнале СОК вышла статья профессора Б. А. Крупнова [1], в которой была рассмотрена целесообразность систем отопления с поквартирным учётом тепловой энергии в многоэтажных жилых домах, расположенных в южных районах, и необходимость её подтверждения технико-экономическими расчётами. Авторы предлагаемого материала в порядке полемики со специалистом комментируют его подход к задаче индивидуального учёта тепловой энергии.

Тема индивидуального учёта продолжает вызывать множество дискуссий. Исторически сложившаяся и удобная многим система «уравниловки» жильцов через распределение платежей по квадратным метрам и относительно недорогая пока ещё стоимость энергоресурсов во многом сводят на нет попытки донести главное преимущество индивидуального учёта, а именно мотивацию граждан к экономному образу потребления (как это работает с электричеством и водой).

В порядке полемики с уважаемым автором работы [1] мы хотели бы прокомментировать его подход к задаче индивидуального учёта тепловой энергии и отреагировать на несколько основных тезисов его статьи, которые приводят к не совсем правильным выводам.

В первую очередь остановимся на наиболее важных моментах трактовки автором задач и целей индивидуального учёта.

Автор рассматривает особенности распределения тепла в различных помещениях многоквартирного дома в его проектном состоянии при расчётных условиях. Приведённые расчёты подтверждают неравномерность нерегулируемого теплопотребления в зависимости от расположения помещений в здании, свойств ограждающих конструкций и других подобных факторов. В такой постановке целесообразность применения индивидуального учёта как в южных, так и в любых других районах страны действительно весьма проблематична.

Однако главным и фундаментальным условием применения индивидуального учёта является наличие индивидуального регулирования теплоотдачи отопительных приборов термостатическими клапанами.

Эффект от индивидуального учёта достигается именно вследствие индивидуальных особенностей и режима теплопотребления каждого жителя, обусловленных его личными предпочтениями по температуре воздуха в каждом из помещений квартиры и его желанием оптимизировать (снизить) уровень коммунальных платежей за тепло на отопление.

Более чем 40-летняя мировая и российская практика применения индивидуального регулирования и учёта показывает, что в каждом многоквартирном доме определённой части потребителей не требуется непрерывное круглосуточное и ежедневное поддержание даже нормативной температуры воздуха в своих помещениях. Существует много возможностей для её снижения, например, при отсутствии жителей в квартире, в ночное время и т. д. При наличии автоматических терморегуляторов бытовые теплопоступления также значительно снижают теплоотдачу приборов отопления. Все эти факторы приводят к существенной экономии тепловой энергии, как в части помещений МКД, так и во всём здании в целом. При этом экономные жители справедливо не хотят оплачивать избыточный расход тепла в квартирах соседей, предпочитающих повышенные температуры воздуха, в том числе при активном сверхнормативном проветривании. Именно справедливая плата за отопление и мотивация к экономии тепла для каждого индивидуального потребителя при использовании индивидуальных терморегуляторов является смыслом и целью индивидуального учёта.

Поэтому индивидуальный учёт целесообразен и эффективен в любых типах зданий, любого времени постройки — но только при наличии индивидуального регулирования.

Рассмотрим более детально несколько основных тезисов статьи[1].

1. Первый тезис: чем больше теплозащита здания, тем меньше тепла теряется. Вроде бы очевидно. Однако очевидное — не всегда правильное. Поясним.

1.1. Индивидуальный учёт актуален для зданий любого уровня теплозащиты, поскольку его роль заключается прежде всего в справедливом распределении общих затрат тепла между жителями в соответствии с фактическим объёмом индивидуального (поквартирного) его потребления. Оплата за потреблённый ресурс — это законное право жителей, социальная данность, закреплённая нормативно-законодательной базой, которую нельзя игнорировать ни в технических, ни в экономических расчётах.

На рис. 1 на примере одного из зданий показано, насколько различен уровень теплопотребления в разных квартирах.

В этой ситуации уравнительную оплату по площади квартиры или по другому формальному расчётному или нормативному показателю вряд ли можно назвать справедливой.

1.2. Индивидуальный учёт тепла обеспечивает эффективность всего набора мероприятий, направленных на энергосбережение, таких как утепление здания, установка индивидуального теплового пункта (ИТП) и прочих. Без включения в процесс энергосбережения жителей (через индивидуальное регулирование теплопотребления, индивидуальный учёт тепла и оплату по фактическому объёму его потребления) значительного эффекта энергосбережения достичь невозможно.

В частности, чем выше теплозащита здания, тем выше риск эффекта «термоса» (перегрева здания). Без индивидуального учёта и регулирования избыточное тепло будет выбрасываться жителями на улицу, поскольку при оплате за тепло по формальному показателю, а не по фактическому объёму потребления, у них отсутствует заинтересованность в энергосбережении. В результате расчётный эффект от повышения теплозащиты здания, аналогичный приведённому в статье [1], не будет достигнут.

В южных районах эффект от индивидуального регулирования и учёта ещё выше, поскольку значительная часть отопительного сезона приходится на относительно высокие для этого периода температуры наружного воздуха и значительные теплопоступления при активной инсоляции здания. Оперативная реакция термостатов на указанные факторы значительно сокращает теплопотребление в здании в целом и в каждой квартире в частности, что однозначно сказывается на уровне платежей за отопление.

1.3. Системы отопления зданий, построенных до 1995 года (как правило, вертикальные), не оснащены термостатическими клапанами, установка которых обязательна при организации индивидуального учёта. Кроме того, такие системы, как правило, подключены к тепловым сетям через элеваторные узлы. В результате по диаметрам трубопроводов, по площади поверхности отопительных приборов и по специфике работы элеваторов такие системы невозможно оснащать термостатами без кардинальной их реконструкции, обусловленной значительным повышением гидравлического сопротивления системы при установке термостатов, а также невозможности адекватной работы элеватора при работе системы отопления с переменным гидравлическим сопротивлением.

2. Второй тезис: у всех систем индивидуального учёта тепла есть различные недостатки и, кроме того, существуют проблемы невозможности точного учёта тепла, расходуемого на общедомовые нужды (ОДН), стояками, при перетоках через внутренние межквартирные ограждения и др.

2.1. Именно с учётом этих особенностей, справедливо отмеченных нашим оппонентом, индивидуальный учёт тепла нигде в мире непосредственно для жителей не является коммерческим учётом. Для расчёта величины тепловой энергии, подлежащей оплате каждым жителем, показания индивидуальных приборов никогда не применяются напрямую. Напротив, расчёт всегда производится путём распределения общей величины потребления МКД, зафиксированной общим коммерческим прибором на вводе, с учётом показаний индивидуальных приборов.

Все упомянутые нашим оппонентом ключевые неопределённости (доля затрат на общедомовые нужды, перетоки между квартирами, невыгодное с точки зрения теплопотребления расположение части квартир) можно с достаточной достоверностью оценить и учесть в формулах распределения. Всё это отражено в европейских методиках индивидуального учёта, в методиках стран СНГ и ряде рекомендательных документов, издававшихся и у нас в РФ. При условии правильного учёта в методиках перечисленных нюансов индивидуальный учёт достигает своей главной цели, то есть прямой зависимости оплаты каждого жителя от его фактического индивидуального потребления.

В настоящее время в российской нормативно-законодательной базе, например, в Постановлении Правительства РФ от 6 мая 2011 года №354-ПП «Правила предоставления коммунальных услуг собственникам и пользователям помещений в многоквартирных домах и жилых домов», некоторые особенности, сопровождающие индивидуальный учёт тепла, частично отмеченные уважаемым оппонентом, учтены, хотя, к сожалению, не без ошибок, которые дискредитируют саму идею и порой приводят к конфликтной ситуации при расчётах с жителями.

Методики, корректно отражающие основную специфику и особенности индивидуального учёта тепла в МКД, разработаны группой специалистов и переданы в Министерство строительства РФ для обсуждения и включения в актуализированную версию Постановлении Правительства РФ №354-ПП. Однако, к сожалению, чиновники тормозят продвижение данной методики. В этой ситуации было бы актуально, чтобы МГСУ, в лице учёных и специалистов уважаемой профильной кафедры, поддержал бы наши усилия в формировании корректной методической базы для расчёта с жителями многоквартирных домов по показаниям индивидуальных приборов учёта тепла.

Расчётная мощность системы отопления, тепловой баланс помещений

Сведением всех составляющих прихода и расхода тепла в тепловом балансе помещения определяется дефицит или избыток тепла. Дефицит тепла AQ указывает на необходимость устройства в помещении отопления.

Классификация систем отопления и отопительных приборов. Выбор и размещение отопительных приборов, теплопроводов и арматуры в системах отопления.

Тепловая эффективность отопительного устройства в помещении и выбор установочной тепловой мощности системы отопления

Отопительный прибор должен компенсировать дефицит тепла в помещении. Использование приборов той или иной конструкции и установка их в различных местах помещения не должны вызывать заметный перерасход тепла. Показателем, оценивающим эти свойства, является отопительный эффект прибора - отношение теплопотерь помещения к количеству тепла, затрачиваемого прибором для создания в помещении заданных тепловых условий.

Наилучшим отопительным эффектом обладают пакельно-лучистые приборы, установленные в верхней зоне помещения или встроенные в конструкцию потолка. По данным отдельных авторов, у таких приборов отопительный эффект равен 1,1-1,05, т. е. теплоотдача потолочных панелей-излучателей может быть даже несколько ниже расчетных теплопотерь помещения без ухудшения комфортности внутренних условий. У панели, расположенной в конструкции пола, отопительный эффект около 1.

Наиболее распространенные приборы - радиаторы обычно устанавливают в нишах или около поверхности наружной стены. Зарадиаторная поверхность сильно перегревается, и через эту часть наружной стены бесполезно теряется некоторое количество тепла. В результате отопительный эффект радиаторов равен 0,96-0,94. Низкие приборы, располагаемые вдоль наружной стены, целесообразнее радиаторов. Отопительный эффект, например, низкого конвектора

Отопительный прибор, встроенный в конструкцию наружной стены, имеет заметные бесполезные потери тепла, и его отопительный эффект

Кроме потерь, связанных с размещением отопительных приборов, в системе отопления наблюдаются бесполезные потери тепла трубопроводами, проходящими по неотапливаемым помещениям или прислоненными и встроенными в конструкции наружных ограждений, а также в тепловом узле и других элементах системы. Величины всех дополнительных потерь в системе не должна превышать 15% расчетных потерь тепла.

Так как дополнительные потери всегда неизбежны, в СНиП предлагается подсчитывать их специально или, принимая допустимую величину, определять установочную тепловую мощность Q_от.уст системы отопления по формуле:

где Q_от - определяется по формуле:

где Q_orp - потери тепла через наружные ограждения;

Q_вент - расход тепла на нагревание воздуха, поступающего в помещение;

Энергоэффективные системы отопления:
тенденции, практика, проблемы

Появившиеся в последнее время нормативы, устанавливающие классы энергоэффективности зданий в зависимости от уровня их теплопотребления, ставят аналогичную задачу и перед отдельными элементами инженерных систем здания. Суть этой задачи состоит в выборе наиболее энергоэффективного оборудования или технического решения по каждому из элементов систем, чтобы в финале процесса проектирования прийти к нормируемому уровню теплопотребления всей системы, соответствующему заданному классу энергоэффективности.

Для системы водяного отопления энергоэффективный уровень теплопотребления может быть обеспечен при следующем наборе функций и возможностей:

автоматическое поддержание температурного графика на вводе в здание;
качественно-количественное регулирование теплоотдачи системы, включающее терморегулирование на отопительных приборах и стояках;
автоматическое поддержание требуемого/расчетного распределения потока теплоносителя по всем участкам системы;
индивидуальный учет тепла, мотивированный оплатой по фактическому потреблению.

По конструктивному исполнению, укрупненно, можно выделить следующие варианты энергоэффективных систем отопления:

система с горизонтальной поквартирной разводкой трубопроводов с различными конструктивными вариантами поквартирных тепловых пунктов или распределительных щитов, включающими различные комбинации автоматики регулирования, теплообменники контуров отопления и/или ГВС и др.;
традиционная система отопления с вертикальными внутриквартирными стояками – однотрубная и двухтрубная, комплексно оснащенная приборами автоматического регулирования и учета тепла.

Возможны и другие конструктивные варианты систем и их комбинации.

Для систем с горизонтальной разводкой потенциал энергоэффективности и набор оборудования, обеспечивающий нормативный уровень теплопотребления, очевиден и описан в работах многих специалистов.

В то же время, потенциал повышения энергоэффективности традиционных вертикальных систем отопления для многих специалистов пока не очевиден. Однако он весьма значительный, и возможность модернизации таких систем следует рассмотреть более подробно, поскольку:

данные системы являются наиболее массовыми в применении, особенно в существующем жилом фонде;
радикальная конструктивная трансформация таких систем в горизонтальные в ходе модернизации слишком затратна.

Набор рекомендуемых ниже мероприятий позволяет довести уровень теплопотребления традиционных вертикальных систем отопления, практически, до нормативного по самому высокому классу энергоэффективности.

Модернизация узла ввода теплоносителя в здание

Важнейшим элементом системы отопления любого конструктивного исполнения является узел ввода теплоносителя в здание. Наиболее энергоэффективными решениями являются автоматизированный узел управления – АУУ (вариант зависимой схемы присоединения системы отопления) или индивидуальный тепловой пункт – ИТП (вариант независимой схемы присоединения с теплообменниками контура отопления и ГВС). В этих устройствах обеспечивается соблюдение температурного графика, адекватного температуре наружного воздуха и текущему теплопотреблению здания, а также надежная насосная циркуляция теплоносителя в системе отопления.

Экономический эффект от применения указанных устройств составляет от 10 до 30%, в зависимости от соответствия состояния здания проектным решениям и условий его эксплуатации.

Известен ряд альтернативных АУУ технических решений узла ввода, таких как:

узел смешения теплоносителя с элеваторами с постоянным или изменяющимся коэффициентом смешения;
узел без смешения теплоносителя; применяется при подаче в здание теплоносителя с температурой, равной расчетной температуре в системе отопления.

На наш взгляд, применение этих устройств и технических решений в энергоэффективных системах отопление неприемлемо. Техническая аргументация, квалифицированно обосновывающая неадекватность таких решений для современных систем отопления давно известна. Однако, по разным причинам, критика не всегда принимается во внимание.

Разовое применение таких решений приводит к возникновению проблем в единичном здании. Однако, когда допущение о применении элеватора включается в нормативы, в частности, в актуализированный СНиП ОВК, как это сделано сейчас, – это уже более серьезная ошибка, которая приведет к массовым превышениям нормируемого уровня энергоэффективности во вновь возводимых и модернизируемых зданиях.

В подтверждении этого можно сослаться на работу коллег из ВТИ [1], в которой рассмотрен ряд возможных схем автоматизированных элеваторных узлов смешения. В работе детально проанализированы основные недостатки каждой из схем. Общим является то обстоятельство, что для обеспечения адекватной работоспособности таких устройств необходимо поддержание в системе отопления постоянного и малого по своей величине гидравлического сопротивления. Однако эти требования практически невыполнимы при наличии в системе отопления терморегуляторов и другой арматуры автоматического регулирования.

Отметим также негативную эксплуатационную практику применения таких элеваторов.

С учетом сказанного, считаем актуальным просить авторов проекта актуализированной версии СНиП ОВК исключить рекомендацию по применению элеваторных узлов в системах отопления зданий как противоречащую требованию по обеспечению нормативного энергоэффективного уровня теплопотребления.

Поддержание расчетного распределения потока теплоносителя

Данное мероприятие позволяет исключить перетопы или дефицит тепла на отдельных стояках традиционных вертикальных систем отопления. Такая возможность обеспечивается установкой на стояках автоматических балансировочных клапанов, поддерживающих постоянство перепада давления в стояках двухтрубных систем или постоянство расхода в стояках однотрубных систем отопления.

Для вертикальных двухтрубных систем отопления это мероприятие не вызывает вопросов у специалистов, однако относительно однотрубной системы ряд экспертов высказывают сомнения в его актуальности.

Эти сомнения базируются на следующем:

значительное количество вертикальных однотрубных систем, особенно в типовом домостроении, рассчитано по методу переменных (скользящих) перепадов температур, что теоретически должно обеспечивать гидравлическую сбалансированность стояков;
в однотрубных системах отопления даже при срабатывании термостатов поддерживается постоянный расход теплоносителя, то есть автоматизированный контроль и регулировка стояков не требуются.

По каждому из этих утверждений есть достаточно простая контраргументация. В частности, по методу расчета: известны расчетные ограничения этого метода, не позволяющие достаточно точно сбалансировать стояки [2]. Также не корректно утверждение о постоянстве расхода при коэффициенте затекания порядка 0,25 и при изменении расхода теплоносителя, связанного с изменением гравитационного давления в стояках. Все это достаточно легко показать в цифрах.

Однако все эти расчетные эффекты перекрываются влиянием ошибок и допущений, вносимых в систему отопления в массовом порядке при ее проектировании и монтаже, а также изменениями в конструкции системы, вносимыми жильцами в пределах квартиры.

Результаты обследования типовых секционных зданий показали разброс расхода теплоносителя на контрольных стояках в пределах ±30% относительно проектных значений. После установки балансировочных клапанов и их настройки на проектные значения дисбаланс не превышал ±3%.

В результате теплопотребление зданий снизилось на 7–12% за счет сокращения необоснованного проветривания в помещениях на «перегретых» стояках и снижения настроек автоматики узла ввода, защищающих отстающие стояки (рис. 1).

Энергоэффективность автоматической балансировки стояков

Терморегулирование стояков как средство качественного регулирования теплоотдачи

Следующий шаг в повышении энергоэффективности традиционной однотрубной системы отопления – обеспечить количественное регулирование теплоотдачи системы не только на уровне отопительных приборов, посредством термостатов, но и на стояках, посредством установки терморегуляторов в корне стояков, совместив их конструктивно с балансировочными клапанами. Принцип регулирования температуры стояка представлен на рис. 2.

Принципиальная схема функционирования стояков

Эффект обеспечивается путем сокращения расхода теплоносителя через конкретный стояк, температура теплоносителя в котором повышается в результате закрытия термостатов при избытке тепла в отдельных помещениях.

Результаты функционирования терморегулятора на одном из контрольных стояков представлены на рис. 3. Из графиков видно сокращение расхода теплоносителя в стояке как следствие повышения в нем температуры теплоносителя в результате закрытия термостатов на отдельных отопительных приборах. При этом температура воздуха в контрольном помещении не изменяется.

Результаты функционирования терморегулятора на контрольном стояке

Значения настройки данных устройств определяются в ходе обследования здания и выявления потенциала теплоизбытков. Наиболее эффективны «постоячные» терморегуляторы с электроприводом и системой автоматического контроля температуры теплоносителя в стояках.

Экономический эффект от применения терморегулирования стояков зависит от величины не учтенных в проекте избыточных теплопоступлений в здание, в том числе от избыточной поверхности нагрева отопительных приборов. По результатам обследования экспериментальных зданий эффект составил от 8 до 12% в зависимости от состояния здания.

Энергоэффективность отопительных приборов

Отопительные приборы во многом определяют энергоэффективность системы отопления. Выбор типа отопительного прибора не однозначен и требует анализа большого количества его свойств и особенностей. Для облегчения выбора, адекватного задаче энергоэффективности системы в целом, представляется целесообразным введение системы оценки классов энергоэффективности отопительных приборов, по аналогии с классификацией зданий.

Ниже, в порядке дискуссии, представлена идеология одного из возможных вариантов системы оценки класса энергоэффективности отопительных приборов. Система предполагает балльную оценку качества отопительных приборов по ряду показателей. Показатели могут быть представлены в виде количественной оценки – кВт,%, час и т.п., либо в виде качественной оценки – много, мало, высокий, низкий и т.п. Каждому классу энергоэффективности соответствует сумма баллов, набранная в результате экспертной оценки отопительного прибора по каждому из показателей. Ниже представлен пример такой системы оценки для определенных типов приборов.

Для представленных в табл. 1 показателей принимаем следующую классификацию энергоэффективности отопительных приборов по сумме баллов:

класс А – 25–30 баллов;
класс В – 18–24 балла;
класс С – 12–17 баллов.

В качестве примера рассмотрим стальной пластинчатый конвектор типа КСК.

Пример 1

автоматический терморегулятор на входе теплоносителя;
«термотормоз» отсутствует;
замыкающий участок отсутствует.
Сумма баллов – 25 (см. черные кресты в таблице).

Класс энергоэффективности – А.

Пример 2

автоматический терморегулятор на калаче;
«термотормоз» на обратной подводке;
замыкающий участок установлен.
Сумма баллов – 22 (см. красные кресты в таблице).

Класс энергоэффективности – В.

Индивидуальный (поквартирный) учет тепла

Индивидуальный (поквартирный) учет тепла с оплатой по фактическому его потреблению является важнейшим фактором, мотивирующим жильцов к энергосбережению. Без этого мероприятия система энергосберегающих мероприятий остается «разомкнутой», базирующейся только на административных рычагах.

Известны следующие основные типы систем индивидуального учета тепла, применяемых для традиционных вертикальных однотрубных систем отопления:

Для вертикальных двухтрубных систем отопления применяется только система с аллокаторами.

Обе указанные выше системы распределительные, принципы их работы достаточно подробно описаны в литературе. В данной статье рассматривается только один аспект – точность расчета теплопотребления. Эта информация должна позволить проектировщику сделать выбор между системами, адекватный задачам энергосбережения и защиты прав жильца на справедливую оплату за потребленное тепло.

* По данным [3], п. 4,7.

** С учетом погрешности расходомера на стояке – принято к расчету 3%.

Как видно из примера погрешность начисления платежей для системы с датчиками на стояках в несколько раз превышает погрешность системы с аллокаторами.

Очевидно, что ошибка начислений возможна в обе стороны: как в пользу жильца, так и в пользу поставщика ресурсов. В обоих случаях невозможно свести баланс по показаниям поквартирных и подомового счетчика, а также исключить жалобы со стороны жильцов или поставщика тепла, вплоть до судебных разбирательств.

В любом случае, при коммерческом расчете за тепло к применению следует рекомендовать систему индивидуального учета с наименьшей возможной погрешностью.

Заключение

Рассмотренные мероприятия по модернизации существующих вертикальных однотрубных и двухтрубных систем отопления показывают, что для существенного повышения их энергоэффективности нет необходимости производить радикальную реконструкцию традиционных систем, достаточно дооснастить их соответствующим оборудованием.
Для обеспечения заданного класса энергоэффективности в процессе проектирования нового здания или модернизации существующего здания целесообразно разработать рекомендации по оптимальному выбору основных элементов здания, вплоть до разработки для некоторых из них специальных систем классификации, аналогичных общей системе классификации зданий.