Разработка рекомендаций по повышению тепловой эффективности зданий

- коэффициент, учитывающий дополнительное теплопотребление системы отопления.

Отнеся расчетный минимальный удельный расход тепловой энергии на отопление здания к расчетному удельному расходу тепловой энергии на отопление здания , можно получить показатель, характеризующий теплоэнергетическую эффективность здания [5]:

,

Если величина є существенно отличается от единицы (например, меньше 0,7), то проектируемое здание нуждается в корректировке в части оптимизации учета теплоэнергетического воздействия наружного климата.

Представляется, что разработка проекта здания на основе величины удельного расхода тепловой энергии системой отопления проектируемого здания за отопительный период (п. 3.3.1 МГСН 2.01-99) может быть оправдана в том случае, если ставится задача об экономии топливно-энергетических ресурсов в течение отопительного периода. Однако, в ряде случаев определяющим показателем энергоэффективности здания является установочная мощность системы отопления. В этом случае разрабатывать проект здания следует на основе величины удельного расхода тепловой энергии системой отопления проектируемого здания для наиболее холодной пятидневки. Более общий случай имеет место, когда здание оборудовано системой кондиционирования воздуха для охлаждения в летнее время. Здесь разрабатывать проект следует с учетом удельных расходов энергии для холодного и теплого периодов года.

В результате представляется целесообразным рассмотреть вопрос о введении в нормативные документы удельных теплоэнергетических показателей зданий, определяющих их теплопотребление в характерные расчетные периоды времени: наиболее холодную пятидневку, отопительный период, самый жаркий месяц, период охлаждения и т.д. Уровень энергетических затрат в характерные расчетные периоды времени будет являться основанием для выбора расчетного значения удельного теплоэнергетического показателя представленного в таблице 1.2.

Таблица 1.2 - Система удельных теплоэнергетических показателей здания

Формула (1.4) позволяет выполнить расчет минимальных удельных тепловых характеристик для всей представленной выше системы удельных теплоэнергетических показателей зданий при подстановке в нее соответствующих климатических параметров.

1.2 Методы нормирования тепловой эффективности

С середины 1990-х годов работы по энергосбережению в России проводились достаточно активно, что позволило разработать новые требования к тепловой защите зданий, создать энергетический паспорт зданий, добиться широкого использования систем регулирования.

В настоящее время в нашей стране в нормативных документах регламентируется удельный расход энергии на отопление зданий. Но современные здания зачастую оборудованы, помимо систем отопления, и системами кондиционирования воздуха. В связи с этим обстоятельством представляется необходимым введение в нормативные документы системы показателей, регламентирующих затраты энергии на охлаждение зданий, оборудованных системами кондиционирования воздуха.

Рассмотрим ниже методы нормирования тепловой эффективности в различных нормативных документах.

МГСН 2.01-99 «Энергосбережение в зданиях. Нормативы по теплозащите и тепловодоэлектропотреблению».

Московские городские строительные нормы МГСН 2.01-99 [6] направлены на повышение уровня тепловой защиты жилых домов и зданий общественного назначения. В данном документе выбор теплозащитных свойств здания допускается по одному из двух альтернативных подходов[6]:

а)предписывающему, когда нормативные требования предъявляются к отдельным элементам тепловой защиты здания.

б) потребительскому, когда теплозащитные свойства определяются по нормативному значению удельного энергопотребления здания в целом и отдельных замкнутых объемов - блок секций, пристроек и прочего;

Выбор подхода осуществляется непосредственно заказчиком и проектной организацией. При этом при использовании любого из подходов выбор варианта конструктивного и объемно-планировочного решения осуществляется по наименьшему значению удельного расхода тепловой энергии системой отопления зданий за отопительный период.

Потребительский подход устанавливает, что проект здания следует разрабатывать на основе величины удельного расхода тепловой энергии системой отопления зданий за отопительный период,, которая должна быть меньше или равна требуемому значению. В рассматриваемом нормативном документе установлены следующие требуемые значения данного показателя для жилых зданий (в скобках приведены значения, установленные предыдущей редакцией рассматриваемого документа, МГСН 2.01-94):

а) 1 -3 этажа - 160 (200) ;

б) 4-5 этажей - 130 (160) ;

в) 6-9 этажей -110(140) ;

г) 10 и более этажей - 95 (115) .

Также в МГСН 2.01-99 установлены требуемые значения для общеобразовательных, лечебных учреждений, поликлиник и дошкольных учреждений.

Если расчетное значение больше требуемого, то осуществляют перебор вариантов до достижения требуемого значения. При этом используют следующие возможности:

а) изменение объемно-планировочного решения здания (размеров и формы);

б) повышение уровня теплозащиты отдельных ограждений здания;

в) выбор более эффективных систем отопления и вентиляции, и способов их регулирования,

г) комбинирование предыдущих вариантов, используя принцип взаимозаменяемости.

Этот же показатель, удельный расход тепловой энергии системой отопления зданий за отопительный период, определяет категорию энергетической эффективности здания. Эта категория присваивается по данным натурных теплотехнических испытаний после гарантийного периода в зависимости от степени снижения (или повышения) данного показателя в сравнении со стандартным значением, приведенным выше. Всего определено пять категорий, представленных в таблице 1.3:

а) пониженная - если значение удельного расхода тепловой энергии системой отопления зданий за отопительный период превышает стандартное значение на 15 и более процентов;

б) стандартная - если значение удельного расхода тепловой энергии системой отопления зданий за отопительный период превышает или меньше стандартного значения не более чем на 14 процентов;

в) повышенная - если значение удельного расхода тепловой энергии системой отопления зданий за отопительный период меньше стандартного значения на 15-29 процентов;

г) высокая - если значение удельного расхода тепловой энергии системой отопления зданий за отопительный период меньше стандартного значения на 30-49 процентов;

д) очень высокая - если значение удельного расхода тепловой энергии системой отопления зданий за отопительный период меньше стандартного значения более чем на 50 процентов.

Таблица 1.3 - Категории энергетической эффективности зданий

Предписывающий подход в МГСН 2.01-99 устанавливает, что наружные ограждающие конструкции должны удовлетворять ряду требований. Это требования по минимально допустимому приведенному сопротивлению теплопередаче, минимально допустимым температурам внутренней поверхности ограждающих конструкций, максимально допустимой воздухопроницаемости отдельных конструкций ограждений, показателю компактности здания. При этом, как и в случае потребительского подхода, то есть оценке тепловой защиты здания в целом, рассчитывается удельный расход тепловой энергии системой отопления зданий за отопительный период (в данном случае используется термин «удельное энергопотребление системой отопления здания»), а категория энергетической эффективности присваивается на основе сравнения фактического значения данного показателя со стандартным.

Согласно методике, приведенной в МГСН 2.01-99, расчетный удельный расход тепловой энергии системой отопления зданий за отопительный период представляет собой потребность в тепловой энергии на отопление здания за отопительный период, отнесенное к отапливаемой площади здания. В свою очередь, потребность в тепловой энергии на отопление здания определяется как разность общих теплопотерь здания через наружные ограждающие конструкции за отопительный период и суммарных теплопоступлении за отопительный период: бытовых теплопоступлении и теплопоступлении через окна с солнечной радиацией.

Для современных зданий характерны достаточно хорошие теплозащитные показатели наружных ограждающих конструкций, а также их низкая воздухопроницаемость. С другой стороны, для вновь строящихся зданий, особенно повышенной этажности, прослеживается тенденция к улучшению качества микроклимата, увеличению вентиляционного воздухообмена, широкому применению механической вентиляции. Если для жилых зданий величина воздухообмена может быть достаточно точно определена, то для общественных зданий различного назначения характерны существенно различные величины воздухообмена для различных помещений в зависимости от их технологического назначения (при этом в настоящее время и многие жилые здания строятся с развитой общественной частью, включающей, например, физкультурно-оздоровительные комплексы, магазины, предприятия общественного питания, аквапарки, подземные гаражи-автостоянки и т.д., то есть представляют собой, по сути, многофункциональные комплексы). Указанные обстоятельства приводят к тому, что величина теплопотерь за счет вентиляционного воздухообмена может существенно различаться для различных зданий и, кроме того, существенно превышать величину теплопотерь через наружные ограждающие конструкции.

Следует отметить, что среди специалистов достаточно широко распространено мнение, что удельный расход тепловой энергии системой отопления здания, определяемый согласно МГСН 2.01-99, является показателем уровня тепловой защиты ограждающих конструкций здания. По своему содержанию в том виде, в котором он приведен в МГСН 2.01-99, удельный расход тепловой энергии системой отопления здания является не показателем уровня тепловой защиты ограждающих конструкций здания, а показателем тепловой эффективности здания в целом. Здесь необходимо иметь в виду следующее. Если при расчете удельного расхода тепловой энергии системой отопления здания учитываются только трансмиссионные потери тепла через ограждающие конструкции и не учитываются потери тепла на инфильтрацию и вентиляцию, поступления тепла от солнечной радиации и бытовые теплопоступления, то результаты такого расчета действительно будут характеризовать уровень тепловой защиты ограждающих конструкций здания. Если же при расчете учитываются упомянутые выше величины, как это и имеет место в МГСН 2.01-99, то результаты расчета принято называть оценкой тепловой эффективности здания в целом. Дополнительно в данном показателе могут быть учтены также тепловая эффективность системы отопления, уровень ее автоматизации, форма и ориентация здания и т.д. Если же ставится задача только оценки тепловой защиты ограждающих конструкций здания, более логичным было бы, например, нормирование удельной потребности в тепловой энергии на отопление здания за отопительный период при значении воздухообмена, равном нулю. В этом случае в нормативных документах можно было бы нормировать величину расхода тепла на подогрев вентиляционного воздуха за отопительный период и рекомендовать меры по его уменьшению, например, за счет утилизации тепла удаляемого воздуха или применению каких-либо других мероприятий, направленных на снижение данного расхода тепла.

СП 50.13330.2012. Тепловая защита зданий: актуализированная редакция СНиП 23-02-2003.

СП 50.13330.2012 развивает требования к тепловой защите зданий в целях снижения потребности энергии на поддержание оптимальных параметров микроклимата в помещениях.

Нормами установлены три показателя тепловой защиты здания[4]:

а) приведенное сопротивление теплопередаче отдельных элементов ограждающих конструкций здания;

б) санитарно-гигиенический, включающий температурный перепад между температурами внутреннего воздуха и на поверхности ограждающих конструкций и температуру на внутренней поверхности выше температуры точки росы;

в) удельный расход тепловой энергии на отопление здания, позволяющий варьировать величинами теплозащитных свойств различных видов ограждающих конструкций зданий с учетом объемно планировочных решений здания и выбора систем поддержания микроклимата для достижения нормируемого значения этого показателя.

Указывается, что требования тепловой защиты будут выполнены, если в жилых и общественных зданиях будут соблюдены требования показателей «а»и «б»либо «б»и «в», а в зданиях производственного назначения необходимо соблюдать требования показателей «а»и «б».

Существенным отличием от МГСН 2.01-99 является то, что в рассматриваемом документе с целью сравнения зданий, построенных в различных климатических районах, расход тепловой энергии на отопление здания в течение отопительного периода , , относится к площади , (или объему) и градусо-суткам отопительного периода,[4]:

где- расчетный удельный расход тепловой энергии на отопление зданий за отопительный период.

Данный показатель, удельный (на 1 м отапливаемой площади пола квартир или полезной площади помещений или на 1 м³ отапливаемого объема) расход тепловой энергии на отопление здания, имеет размерность или и определяется путем выбора теплозащитных свойств ограждающих конструкции здания, объемно-планировочных решений, ориентации здания и типа, эффективности и метода регулирования используемой системы отопления до удовлетворения условия: этот показатель должен быть меньше или равен нормируемому удельному расходу тепловой энергии на отопление здания. Значения этого показателя для жилых зданий различной этажности равны соответственно[5]:

а) 4, 5 этажей - 85 или 31 ;

б) 6, 7 этажей - 80 или 29 ;

в) 8, 9 этажей -16 или 27,5 ;

г) 10,11 этажей - 72 или 26 ;

д) 12 этажей и выше - 70 или 25 .

Расчетный удельный расход тепловой энергии на отопление здания определяется как отношение расхода тепловой энергии на отопление здания в течение отопительного периода к сумме площадей пола квартир (или полезной площади здания) или к отапливаемому объему здания, и градусо-суткам отопительного периода. В свою очередь, расход тепловой энергии на отопление здания в течение отопительного периода определяется общими теплопотерями здания через наружные ограждающие конструкции (с учетом инфильтрации и вентиляции) за вычетом бытовых теплопоступлении в течение отопительного периода и теплопоступлении через окна и от солнечной радиации в течение отопительного периода. Как и в МГСН 2.01-99, общие теплопотери здания через наружные ограждающие конструкции за отопительный период рассчитываются как произведение градусо-суток отопительного периода на общую площадь наружных ограждающих конструкций и некоторый общий коэффициент теплопередачи здания, представляющего собой сумму приведенного трансмиссионного коэффициента теплопередачи через наружные ограждающие конструкции здания, определяющего трансмиссионные теплопотери через оболочку здания, и условного коэффициента теплопередачи здания, учитывающие теплопотери за счет инфильтрации и вентиляции. В СП 50.13330.2012 по сравнению с МГСН 2.01-99 уточнена методика расчета последнего коэффициента. Кроме того, уточнена по сравнению с МГСН 2.01-99 и методика расчета величины бытовых тепловыделений в течение отопительного периода.

Руководство АВОК-8-2005 и АВОК-8-2007 «Руководство по расчету теплопотребления эксплуатируемых жилых зданий».

Данное руководство [17] предназначено для расчета количества тепловой энергии на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение жилых зданий высотой до 25 этажей включительно, в которых встроенно-пристроенные помещения общественного назначения не превышают по площади 15% от площади квартир, и не предназначено для зданий с системой кондиционирования воздуха. В данном документе категория энергетической эффективности здания определяется по величине удельного теплопотребления отоплением и вентиляцией за отопительный период. Данный показатель, удельное теплопотребление отоплением и вентиляцией за отопительный период, по своему смыслу соответствует принятому в МГСН 2.01-99 в качестве критерия энергетической эффективности удельному расходу тепловой энергии системой отопления зданий за отопительный период.

Удельное теплопотребление отоплением и вентиляцией за отопительный период представляет собой количество тепловой энергии, требуемой для отопления и вентиляции жилых зданий за отопительный период, отнесенное к площади квартир без летних помещений, включая полезную площадь помещений нежилого этажа. В свою очередь, количество тепловой энергии, требуемой для отопления и вентиляции жилых зданий за отопительный период, определяется как сумма теплопотерь здания через наружные ограждающие конструкции за отопительный период и теплопотерь здания за счет вентиляционного воздухообмена с учетом инфильтрации за отопительный период за вычетом бытовых теплопоступлении в квартирах и в помещениях общественного назначения и теплопоступлении через наружные светопрозрачные ограждающие конструкции от солнечной радиации с учетом ориентации фасадов по сторонам света, также за отопительный период. Основными особенностями расчета являются следующие:

а) уточненный метод расчета теплопотерь за счет воздухообмена с учетом инфильтрации, учитывающий существенно различные величины воздухообмена в квартирах с различной заселенностью, а также низкие значения инфильтрации в зданиях с герметичными ограждающими конструкциями; при этом при расчете определяется не некоторый условный инфильтрационный коэффициент теплопередачи, а непосредственно абсолютная величина указанных теплопотерь, что повышает наглядность и удобство использования;

б) определение абсолютной величины теплопотерь здания через наружные ограждающие конструкции вместо расчета трансмиссионного коэффициента теплопередачи, что повышает наглядность и удобство использования;

в) учет в тепловом балансе здания теплопотребления помещениями общественного и технического назначения.

г) уточненный метод расчета внутренних теплопоступлений от солнечной радиации и бытовых тепловыделений;

Важной отличительной особенностью данного документа является также то обстоятельство, что расчет потребления тепловой энергии на отопление и вентиляцию здания возможен не только за отопительный период при нормативных значениях параметров наружного климата, но и расчет этого показателя за отопительный период при фактических значениях параметров наружного климата, а также расчет количества тепловой энергии на отопление и вентиляцию жилых зданий при фактических значениях параметров наружного климата за месяц или иной отрезок времени.

2. ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИЕ МЕРОПРИЯТИЯ, ПРОВОДИМЫЕ В ЖИЛЫХ ЗДАНИЯХ

2.1 Современные направления повышения тепловой эффективности зданий

Цель повышения тепловой эффективности зданий состоит в более эффективном использовании энергоресурсов, затрачиваемых на энергоснабжение здания, путем применения инновационных решений, которые осуществимы технически, обоснованы экономически, а также приемлемы с экологической и социальной точек зрения и не изменяют привычного образа жизни. При этом важно учитывать, что приоритет при выборе энергосберегающих технологий имеют технические решения, одновременно способствующие улучшению микроклимата помещений и защите окружающей среды.

Можно выделить три этапа развития понятия «энергосбережение» в строительной отрасли. После первого энергетического кризиса в 1980-хгодах термин «энергосбережение» означал поиски простейших путей снижения расхода энергии на теплоснабжение. В начале 1990-х годов этот термин подразумевал выбор таких энергосберегающих технологий, которые одновременно способствовали повышению качества микроклимата в помещениях. В настоящее время термин «энергосбережение» связан со строительством таких зданий, которые обеспечивают высокое качество среды обитания людей, экологическую безопасность, сохранение естественной окружающей среды, оптимальное потребление возобновляемых источников энергии и возможность повторного использования строительных материалов и водных ресурсов.

В настоящее время в мире накоплен большой потенциал энергосберегающих решений. В то же время строительство в нашей стране значительно отличалось от строительства в развитых западных странах отсутствием большого малоэтажного (коттеджного) строительства, индустриализацией технических решений для многоэтажных зданий.

В мировой практике на современном этапе развития строительной отрасли известно множество направлений повышения тепловой эффективности зданий. Часто эти направления, помимо снижения энергопотребления, также обеспечивают высокое качество среды обитания человека и повышение экологической безопасности. Среди этих направлений -широкое использование возобновляемых (альтернативных) источников тепловой и электрической энергии для тепло- и энергоснабжения зданий: тепла солнечной радиации посредством солнечных коллекторов и фотоэлектрических панелей, использование низкопотенциального тепла (в том числе низкопотенциального тепла земли) посредством теплонасосных установок (ТНУ), ветровая энергетика; архитектурные решения, среди которых выбор формы здания, максимальным образом использующий положительное и минимизирующий отрицательное влияние наружного климата, выбор формы, размеров и расположения световых проемов и солнцезащитных устройств; широкое использование естественного освещения; использование новых наружных ограждающих конструкций, в том числе светопрозрачных; использование систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, обеспечивающих снижение энергопотребления и высокое качество микроклимата.

Среди множества известных в мировой практике направлений повышения тепловой эффективности зданий представляется возможным выделить следующие направления, наиболее актуальные для современного этапа развития строительной индустрии в нашей стране:

а) изменение схемы централизованного теплоснабжения, связанное с отказом от применения центральных тепловых пунктов (ЦТП) и внедрением индивидуальных тепловых пунктов (ИТП); в результате такого изменения схемы централизованного теплоснабжения появляется возможность регулирования и учета теплопотребления на каждом конкретном объекте;

б) совершенствование систем отопления: регулирование расхода тепловой энергии на отдельном отопительном приборе в соответствии с объемно-планировочными решениями помещения и тепловой защитой ограждающих конструкций, режимом эксплуатации и фактическими значениями наружной температуры, скорости и направления ветра, то есть с учетом фактического теплового баланса помещения; использование периодического («прерывистого») отопления, то есть понижение температуры внутреннего воздуха ниже нормативного значения в течение части суток, допускаемое в таких зданиях, как административные, школы, театры и т. д.;

в) оптимальное использование положительного и минимизация отрицательного влияния наружного климата в тепловом балансе здания;

г) дальнейшее совершенствование методов нормирования и расчета энергетической эффективности зданий.

2.2 Повышение тепловой эффективности систем теплоснабжения зданий

Существенная экономия тепловой энергии, расходуемой на теплоснабжение здания, при сравнительно небольших капитальных затратах обеспечивается применением автоматического регулирования ее подачи [7]. При установлении оптимального режима работы экономия тепловой энергии может составить 20 % и более годового потребления на отопление без нарушения теплового режима в зданиях. В нашей стране, в крупных городах, теплоснабжение жилых микрорайонов и промышленных объектов осуществляется посредством централизованных систем. Комбинированная выработка тепловой и электрической энергии остается наиболее эффективным методом использования топлива для целей отопления и горячего водоснабжения с наименьшими экологическими последствиями.

В настоящее время существуют альтернативные способы теплоснабжения. Это, например, теплоснабжение от групповых или автономных (пристроенных или крышных) газовых котельных, а также от квартирных котлов с закрытой камерой сгорания. Эти способы отличаются достаточно низкими капитальными затратами из-за отсутствия протяженных сетей теплоснабжения и относительно низкой стоимости топлива. Сооружение котельной может быть признано целесообразным на отдельных удаленных участках застройки, при этом оно должно быть сопоставлено со строительством мини-ТЭЦ, использующих компактные газотурбинные установки для одновременной выработки тепловой и электрической энергии.

В связи с указанными обстоятельствами актуальным является переход от групповых тепловых пунктов (ЦТП) к индивидуальным (ИТП), расположенным в отапливаемом здании. Это решение, помимо повышения эффективности авторегулирования отопления, позволяет отказаться от распределительных сетей горячего водоснабжения, а также снизить потери тепла при транспортировке и расход электроэнергии на перекачку бытовой горячей воды. Перенос центров приготовления горячей воды на бытовые нужды ближе к ее потреблению (в здание), ликвидация благодаря этому ЦТП и внутриквартальных сетей горячего водоснабжения не только повышает качество снабжения горячей водой жителей, но и оказывается эффективнее решения с ЦТП как по капитальным, так и по эксплуатационным затратам, поскольку в этом случае уменьшаются теплопотери, расход электроэнергии на перекачку и циркуляцию горячей воды, а также повышается эффективность авторегулирования отопления.

Индивидуальный тепловой пункт (ИТП) -- это комплекс устройств, расположенных, как правило, в подвале здания, которые преобразуют параметры теплоносителя в системах отопления и горячего водоснабжения здания за счет тепловой энергии, поступающей из системы районного теплоснабженияили от иного источника тепловой энергии. В итоге во всех квартирах должна быть обеспечена нормативная температура воздуха (18-20°С) и нормативная температура горячей воды (55-60°С).

Наиболее целесообразны следующие варианты модернизации ИТП:

1) установка инжекторных насосов с переменным диаметром сопла, что обеспечивает возможность оперативной ручной настройки параметров теплоносителя в системе отопления;

2) установка теплообменника отопления и системы автоматического управления параметрами теплоносителя в системе отопления в зависимости от температуры наружного воздуха;

3) установка теплообменника горячего водоснабжения и системы автоматического поддержания температуры горячей воды. Модернизация ИТП позволяет устранить перетопы, характерные для начала и окончания отопительного сезона, и обеспечить экономию до 5-10% среднегодового потребления тепловой энергии.

Автоматизированные ИТП в сочетании с индивидуальным автоматическим регулированием теплоотдачи отопительных приборов позволяют полностью осуществить в зданиях мероприятия по экономии тепла, воды, электроэнергии на перекачку, а также получить снижение затрат на прокладку трубопроводов систем тепловодоснабжения. Наличие малошумных циркуляционных насосов, компактных теплообменников и приборов авторегулирования подачи и учета тепла позволяют успешно решить эту задачу. Отказ от ЦТП и управление регулированием подачей тепла на отопление и горячее водоснабжение в ИТП, помимо прочего, приводит к сокращению потерь тепла внутриквартальными теплопроводами и к снижению расхода электроэнергии на перекачку теплоносителя.

Переход на систему теплоснабжения с ИТП целесообразен не только в новом строительстве, но в существующих микрорайонах, где из-за выработки ресурса требуется замена внутриквартальных сетей и оборудования ЦТП. Внутриквартальные трубопроводы системы горячего водоснабжения отключают, а по трубопроводам отопления подают перегретую воду в каждый дом. В тепловых пунктах зданий устанавливаются теплообменное оборудование, малошумные насосы, системы авторегулирования и учета тепловой энергии и воды. Считается, что такое решение, по сравнению с ЦТП и многотрубными сетями от них, дает экономический эффект, повышает надежность и комфортность теплоснабжения. Отказ от ЦТП и переход на системы теплоснабжения с ИТП обеспечивает снижение потребления тепловой энергии до 25 %. Отмечается также, что, помимо экономии тепловой и электрической энергии, переход на ИТП вместо ЦТП позволяет сократить капитальные затраты на систему теплоснабжения за счет уменьшения количества внутриквартальных трубопроводов, ликвидации ЦТП и замены посекционной разводки трубопроводов отопления в зданиях на 25-30%.

Кроме того, без сооружения ИТП сложно организовать подомовой учет потребления холодной и особенно горячей воды, поскольку при теплоснабжении от ЦТП разводящие сети проходят транзитом по зданию в следующие дома с врезкой отдельных стояков в этот транзитный трубопровод. Поэтому для оценки потребления воды зданием необходимо ставить водосчетчики почти на каждый стояк, включая и циркуляционные, а измерить расход тепла, потребляемого системой горячего водоснабжения каждого дома, вообще не представляется возможным. При ИТП, когда подготовка горячей воды осуществляется централизованно для всего дома в теплообменниках, установленных в этом тепловом пункте, для измерения расхода воды, потребляемой системой горячего водоснабжения, достаточно установить один водосчетчик, а расход тепловой энергии определяется по разности показаний теплосчетчиков, устанавливаемых на сетевой воде на вводе в ИТП, и поступающей на отопление.

2.3 Повышение тепловой эффективности систем отопления зданий

Балансировка системы отопления здания -- это распределение потоков теплоносителя по горизонтальных трубам (розливам) и вертикальных трубам (стоякам) таким образом, чтобы обеспечить одинаковую температуру во всех квартирах. Правильная балансировка системы отопления вместе с правильной регулировкой ИТП обеспечивает нормативную температуру воздуха во всех квартирах при минимальном потреблении тепла.

Работа по балансировке включает следующие этапы:

1) установка балансировочных и запорных вентилей в ИТП, на розливах и стояках;

2) расчетная настройка установленного оборудования и его регулировка.

Регулирование расхода тепловой энергии на отдельном отопительном приборе и пофасадное регулирование.

Автоматическое регулирование отопления возможно различными способами. Ниже рассмотрены индивидуальное регулирование посредством автоматических регуляторов теплового потока (термостатов), установленных на отопительных приборах, а также центральное автоматическое регулирование у источника тепловой энергии - пофасадное регулирование.

Оснащение отопительных приборов индивидуальными автоматическими регуляторами теплового потока (термостатами) позволяет, в зависимости от типа терморегуляторов и условий их эксплуатации, уменьшить расход тепловой энергии на отопление на 10-20%, за счет снижения непроизводительных затрат теплоты (перетоп и т. п.) и за счет учета теплопоступлений с солнечной радиацией, с внутренними тепловыделениями и от снижения воздухообмена в отапливаемых помещениях. Это заметно превышает уровень экономии тепловой энергии с помощью ручного регулирования кранами или вентилями (обычно 4-9 % при нормально работающем ручном регуляторе), к тому же обеспечивает более высокий уровень температурного комфорта в отапливаемых помещениях.

Оборудование отопительных приборов термостатами повышают комфортные условия, позволяя жильцам удовлетворять свои индивидуальные запросы по поддержанию нужной температуры воздуха. Вертикальные однотрубные или двухтрубные системы отопления с термостатами могут быть дополнены пофасадным авторегулированием для повышения стабильности работы термостатов и расширения пределов регулирования, поскольку при освещении одного из фасадов солнцем будут отключаться не только отопительные приборы, но и стояк. Пофасадное авторегулирование при этом выполняется без коррекции по внутренней температуре, а за счет регулирования температуры теплоносителя, подаваемого в фасадную систему отопления в зависимости от температуры наружного воздуха, измеренной датчиком, расположенным на данном фасаде и открытым для освещения солнечными лучами. В отличие от пофасадного центрального регулирования, при индивидуальном регулировании существует опасность, что жильцы одной из соседних квартир могут уехать на некоторое время и с целью экономии установить термостаты на поддержание более низкой температуры воздуха. Если выставлена температура в помещении в 10 °С, то теплопотери смежных с этой квартирой комнат при средних зимних условиях возрастают на 30-50 %. Это вызовет снижение температуры воздуха в этих комнатах, если отсутствует соответствующий запас поверхности нагрева отопительных приборов, и неоправданное увеличение потребления тепла. Для устранения этого недостатка необходимо, чтобы термостаты имели бы ограничение на снижение задаваемой температуры не ниже 16 °С, поскольку их основная задача поддерживать температуру воздуха в помещении на комфортном (индивидуальном для каждого жильца) уровне, полезно используя теплопоступления с солнечной радиацией, от внутренних тепловыделений, от сокращения инфильтрации наружного воздуха и др.

Однако системы отопления с вертикальными стояками остаются системами коллективного пользования, открытие и закрытие выше расположенных по ходу воды термостатов влияет на работу следующих, особенно в вертикальной однотрубной системе отопления. Поэтому наиболее оптимальным решением признаны квартирные системы отопления с двухтрубными вертикальными секционными стояками, проходящими, как правило, по лестничной клетке, и подключенными к ним горизонтальными поквартирными разводками. Отопительные приборы оборудуются термостатами, а для измерения потребленного тепла в местах подключения к стоякам устанавливается квартирный теплосчетчик или, для уменьшения затрат (например, в муниципальных домах) - водомер, по показаниям которого распределяется расход тепла, измеряемый общедомовым теплосчетчиком на системе отопления.

Следует отметить, что в жилых зданиях использование термостатов эффективно только при учете тепла и расчетам за фактически потребленную тепловую энергию. Например, за рубежом одновременно с термостатом устанавливают на отопительный прибор теплоизмеритель, как правило, испарительного типа или электронный, позволяющий жильцу платить меньше за отопление, если потребление тепла уменьшается. В противном случае у жителей будет отсутствовать стимул экономить тепловую энергию и ничто не помешает ему уменьшать температуру помещения не закрытием термостата, а избыточным проветриваем при открывании окон.

Используемый в системах отопления терморегулятор состоит из корпуса и термостатического элемента (головки) с рукояткой установки температурного режима и встроенным датчиком, заполненным специальной средой (воском, жидкостью или газовым конденсатом). Изменение объема среды в датчике в зависимости от изменения температуры воздуха в помещении передается на положение штока термостата, в большей или в меньшей мере перекрывающего клапан для прохода теплоносителя в отопительный прибор, изменяя тем самым расход теплоносителя через прибор и его тепловой поток.

Перспективным представляется применение на отопительных приборах регуляторов с электрическим управлением. В этом случае на отопительных приборах устанавливаются клапаны с термоэлектрическим нормально открытым приводом. Привод соединяется с электромеханическим или электронным комнатным термостатом. Данный термостат может осуществлять простейшую функцию поддержания заданной температуры воздуха в помещении, но может быть и более сложным и осуществлять управление расходом теплоносителя в отопительном приборе по достаточно сложной программе. Наконец, возможно и применение системы автоматического управления инженерным оборудованием здания, одной из функций которой является регулирование расхода теплоносителя в отопительных приборах.

Снижение параметров теплоносителя в системе отопления повысит эффективность авторегулирования теплоотдачи отопительных приборов термостатами, так как уменьшается нерегулируемая теплоотдача от стояков системы отопления, тем самым возрастает доля отопительного прибора в компенсации теплопотерь помещения, который при необходимости может быть выключен полностью.

В однотрубной системе отопления с постоянно действующими замыкающими участками при закрывании термостатов горячая вода без остывания сбрасывается в стояк. Это также приводит к росту температуры воды в обратном трубопроводе и к подъему температуры воды в подающем трубопроводе (за счет постоянства коэффициента смешения в элеваторе), т.е. к тем же последствиям, как и в двухтрубной системе отопления. Поэтому в таких системах обязательно осуществление автоматического регулирования температуры воды в подающем трубопроводе по графику, в зависимости от изменения температуры наружного воздуха.

Такое регулирование возможно за счет изменения схемного решения подключения системы отопления к тепловой сети, например, через ИТП, как было рассмотрено выше.