Энергоэффективные системы отопления

Экология потребления.Наука и техника: При внедрении энергосберегающих мероприятий, половинчатые меры, несмотря на одномоментное сокращение капитальных затрат, окупаются долго и трудно, а комплексные мероприятия позволяют вернуть деньги и получить прибыль гораздо быстрее

Модернизация отопительных систем многоквартирных жилых зданий и объектов социальной инфраструктуры — на сегодня одна из наиболее актуальных тем для профессионалов коммунальной отрасли. Главный вопрос дня звучит так: «Каковы необходимые и достаточные условия получения экономического результата, адекватного ожиданиям потребителей коммунальных ресурсов и потенциальных инвесторов энергосервиса?» Практика доказывает: половинчатые меры, несмотря на одномоментное сокращение капитальных затрат, окупаются долго и трудно, а комплексные мероприятия позволяют вернуть деньги и получить прибыль гораздо быстрее.

Итак, рассмотрим последовательно комплекс реализуемых сегодня на объектах ЖКХ мероприятий, направленных на сокращение теплопотребления объектов коммунальной сферы (включая МКД) и их результативность.

Теперь оценим наиболее распространенные ошибки, которые допускаются на местах в ходе планирования и реализации мер по теплосбережению.

1.                    Монтаж узла учета тепла

К счастью, необходимость этого шага сегодня уже не вызывает ни у кого сомнений, да и закон не дает иной альтернативы. Поэтому данный этап реализуется всегда.

Однако все еще встречаются ничем не оправданные ожидания экономии в результате простой установки теплосчетчика. Гипотетически эти ожидания могут оправдаться: иногда оказывается, что здание потребляет меньше тепла, чем предусмотрено нормативом, и тогда после установки теплосчетчика размер платежей за отопление снижается. Но это лотерея, делать из этого правило – большая ошибка. Нужно хорошо понимать: счетчик – это всего лишь измерительный инструмент, который сам по себе ничего не экономит.

2.                    Ликвидация теплопотерь

Производится по необходимости, которая, по идее, должна определяться в ходе энергетического обследования. К сожалению, обследование проводится далеко не всегда, в результате на некоторых объектах либо вообще не производится необходимый капремонт, либо остаются тепловые бреши, способные подчас свести на нет эффект от последующих мероприятий. Цена подобной ошибки высока: примерно в 10-15% случаев вместо экономии получается прямой убыток. Это неудивительно, ведь если в доме с дырявыми стенами установить автоматику, которая безуспешно будет пытаться его протопить, и теплосчетчик, то показания последнего, конечно, будут зашкаливать. И называть в качестве причины такого результата якобы низкую эффективность энергосберегающих мероприятий в корне неверно.

Другая распространенная ошибка — ожидание экономии от утепления здания без модернизации отопительной системы. Если у вас в подвале элеватор, то расход тепла будет всегда одинаков, невзирая на то, держат стены тепло или промерзают насквозь, т.к. расход этот зависит только от коэффициента смешения элеватора, который является величиной постоянной. Да, в здании будет тепло, зачастую (и как правило) — слишком тепло, т.к. возможности снизить расход не будет. У его обитателей останется единственный выход: открывать форточки и выпускать излишки тепла наружу, все равно оплачивая его в полном объеме. Именно те излишки, которые автоматика позволяет отсечь на входе, до теплосчетчика.

В 2011 году завершился масштабный эксперимент: натурные испытания различных энергоэффективных решений, которые проводились в течение нескольких лет компанией «Данфосс», Правительством Москвы и МНИИТЭП на базе трех реальных жилых домов №№ 51, 53 и 59 по улице Обручева в Москве. Начиная с 2008 года во всех трех зданиях в рамках городской программы капитального ремонта была проведена реконструкция, включающая монтаж навесных вентилируемых фасадов и установку пластиковых окон. Таким образом, все они полностью соответствовали современным стандартам по теплоизоляции. При этом в доме № 51 никаких работ по модернизации системы отопления не проводилось. В результате на этом объекте потребление тепла так и не снизилось. Более того, зимой 2010-2011 гг. оно оказалось на 1,9% выше, чем в 2008-2009 гг. При этом в доме № 59, где была проведена комплексная реконструкция системы отопления, теплопотребление сократилось на 44,6%.

3.                    Модернизация теплового узла

Из сказанного выше следует простой вывод: элеваторные схемы и энергосбережение — вещи несовместимые. Поэтому, если вы хотите получить экономию, а также обеспечить обитателям здания возможность поддерживать в помещениях комфортный микроклимат, то элеваторный тепловой узел необходимо менять на автоматизированный. В случае присоединения объекта к теплосети по независимой схеме — это автоматизированный индивидуальный тепловой пункт (АИТП) с теплообменником. Если присоединение зависимое — то автоматизированный узел управления (АУУ), т.е. схема с насосным подмесом. В принципе, тот же тепловой пункт, но без теплообменника. Обе схемы предусматривают погодозависимое регулирование подачи теплоносителя в систему, а также автоматическое поддержание температурного графика, т.е. регулирование в зависимости от внутреннего потребления тепла. Обе схемы обеспечивают принудительную циркуляцию теплоносителя в системе.

В последние годы многие коммунальщики пытаются пропагандировать идею применения т.н. экономайзеров — регулируемых электронных гидроэлеваторов. Устройство их немногим сложнее, чем у обычных: электронный блок, соединенный с датчиком температуры наружного воздуха, управляет нехитрым электромагнитным приводом, который вдвигает в сопло струйного насоса иглу, тем самым снижая напор горячей сетевой воды. Нужно отдавать себе отчет в том, что регулируемый элеватор имеет все те же недостатки, что и нерегулируемый, потому что на деле это — практически одно и то же устройство. Поэтому:

•                  Вы не сможете использовать в системе радиаторные терморегуляторы и балансировочные клапаны, т.к. любой элеватор — устройство маломощное и дополнительное гидравлическое сопротивление ему не по силам;
•                 Для нормальной работы гидроэлеватора напор перед ним должен быть не менее 15 м водяного столба (см. «Правила технической эксплуатации тепловых энергоустановок»), тогда как в реальности, в условиях российских теплосетей, такие показатели обеспечиваются далеко не всегда и не на всех участках сети, а порой бывают в три-четыре раза меньше требуемого значения;
•                 Если по какой-либо причине теплосеть не выдерживает температурный график, то на объекте возникает либо перетоп, либо недотоп, т.к. расход в системе постоянен, а гидроэлеватор — устройство пассивное. Если же вследствие «зарастания» старых труб отложениями увеличивается гидравлическое сопротивление системы, то в доме становится холодно;
•                 Сетевая вода должна не только доставлять в дома тепло, но и подогревать воду для горячего водоснабжения (ГВС), поэтому ее температура никогда не опускается ниже 70°C. Т.е. с определенного момента, независимо от того, какая температура воздуха на улице, отопительные батареи продолжают оставаться горячими. Последствия известны: духота, форточки настежь, «лишнее» тепло идет на обогрев улицы, но деньги за него все равно платить надо. Какая уж тут экономия!

Есть и еще одна «ложка дегтя». Даже восьмикласснику понятно, что при уменьшении площади сопла регулируемого элеватора вследствие введения в него иглы струя на выходе из этого сопла становится менее мощной, а потому уменьшается и сила всасывания воды из обратного трубопровода системы отопления. Т.е. чем больше игла вдвигается в сопло, тем меньше становится расход теплоносителя в системе, другими словами — циркуляция воды в отопительном контуре замедляется. И в какой-то момент этого расхода начинает хватать только на то, чтобы «прокачать» ближайший к элеватору стояк, в остальные же горячая вода не поступает, и они начинают стремительно остывать.

4. Балансировка системы

Рис. 1. AB-QT (автоматический балансировочный клапан AB-QM с термоэлементом QT) – устройство "2 в 1", выполняющее одновременно автоматическую балансировку и термостатирование стояка

Почему-то зачастую модернизация отопительной системы завершается на этапе замены теплового узла. Между тем этого явно недостаточно. Гидравлическое сопротивление системы растет по мере удаления от теплового ввода, в результате по одним стоякам идет перегрев, а по другим в то же самое время – недогрев. В МКД это, как правило, угловые квартиры, последние в цепочке. Если регулировать по ним, то в промежуточных будет перетоп и постоянно открытые форточки. То есть получим то, от чего хотели избавиться. Поэтому установка на стояках автоматических балансировочных клапанов — обязательное условие полноценной модернизации отопительной системы.

Нужно заметить, что в последние годы это решение было дополнительно усовершенствовано. Специалисты компании Danfoss разработали термоэлементы QT, благодаря использованию которых автоматические балансировочные клапаны AB-QM начинают регулировать расход теплоносителя по стоякам в зависимости от изменения температуры обратного теплоносителя. Эта технология позволила приблизить однотрубные системы отопления к двухтрубным по показателям энергоэффективности.

В 2009 году, в ходе эксперимента на улице Обручева в Москве, в домах №№ 53 и 59 элеваторные тепловые узлы заменены на автоматизированные узлы управления (АУУ) Danfoss с погодозависимым регулированием (реализованным с использованием универсальных контроллеров ECLComfort) и смонтированы автоматические радиаторные терморегуляторы на всех отопительных приборах в квартирах. При этом балансировка отопительной системы была проведена только в доме № 59: здесь на каждом из 25 стояков установили автоматический балансировочный клапан AB-QM. В 2010 году балансировка системы в доме № 59 была доведена до логического завершения путем оснащения клапанов AB-QM термоэлементами QT.

В результате по дому № 53 (без балансировки) было зафиксировано снижение потребления тепла на 33,8%, в то время как по дому № 59 (с балансировкой) — на 44,6%, о чем уже говорилось выше. То есть даже в одноподъездном здании балансировка дает вполне ощутимый экономический эффект. Причем зимой 2010-2011 гг., после установки термостатических элементов QT, потребление снизилось по отношению к уровню 2009-2010 гг. почти на 12% (или на 7,5% по отношению к уровню 2008-2009 гг.), что доказывает оправданность применения данной технологии.

5.                    Оснащение отопительных приборов средствами индивидуального регулирования

Очень часто приходится слышать, что это мера не является обязательной и создает лишь дополнительный комфорт для обитателей здания, не обеспечивая при этом никакой экономии. Во-первых, даже и в этом случае ее стоило бы реализовать, т.к. именно в обеспечении максимального уровня комфортности жилых и иных зданий и заключается основная задача коммунальных служб. Если, конечно, немного отойти от советской модели работы. Во-вторых, именно уровень регулирования потребления тепла непосредственно на отопительных приборах является замыкающим звеном в цепочке энергосбережения. Ведь если какой-либо конечный потребитель снизил свое теплопотребление, оно автоматически должно сократиться по зданию в целом, по району ЦТП и так далее, по цепочке.

К тому же, нужно понимать, что у каждого человека свои представления о комфортной температуре воздуха. И для многих она не превышает 18-21°C. Если в помещении будет теплее, а терморегулятора на отопительном приборе не окажется, то потребитель неизбежно откроет форточку. Т.е. идея энергосбережения снова выхолащивается.

Нужно ли говорить, что никакой вентиль или шаровой кран просто физически не способен выполнять тех функций, которые берет на себя терморегулятор, и не позволяет получить такой же энергосберегающий эффект. Неудивительно, что в последние годы некоторые производители, например, московский завод «Сантехпром», начали выпускать отопительные радиаторы с уже встроенными терморегуляторами.

6.                    Переход к поквартирному учету тепла(для МКД)

В нашей таблице экономические результаты от применения автоматических радиаторных терморегуляторов и индивидуальных приборов учета тепла объединены в один показатель. Сделано это не напрасно, ведь именно внедрение поквартирного учета тепла в МКД в наибольшей стимулирует жителей к экономии. Если вашему соседу наплевать и он предпочитает держать отопительные приборы постоянно разогретыми до предела, а температуру в квартире регулировать открыванием форточек, то почему вы должны оплачивать за него эту блажь?

Проблема в том, что до недавнего времени реализовать поквартирный учет тепла в большинстве российских МКД, где, как известно, применяется в основном вертикальная разводка отопления, было проблематично: устанавливать классический теплосчетчик накаждом отопительном приборе слишком дорого, а сами они не обладают необходимой точностью для работы в контуре со столь малым перепадом температур. Однако предложенное компанией «Данфосс» решение — система поквартирного учета тепла INDIV AMR с автоматизированным дистанционным беспроводным считыванием показаний, основанная на использовании радиаторных распределителей — этот вопрос полностью снимает.

Суть метода заключается в следующем. На каждом отопительном приборе в квартирах без врезки в систему жестко крепится радиаторный распределитель INDIV-3R со встроенным радиомодулем, измеряющий температуру поверхности отопительного прибора. Вычислить теплоотдачу таким образом нельзя, но, установив датчики на всех отопительных приборах, можно зафиксировать динамику изменения температуры. А поскольку паспортные данные (мощность, КПД) каждого отопительного прибора известны, можно с высокой степенью точности вычислить долю каждого из них в общем объеме потребления. Затем общедомовое потребление делится на 2 части в соответствии с проектными нормами: 35% относится на отопление общих помещений и распределяется между собственниками пропорционально площади их квартир, 65% делится между ними в соответствии с долями, определенными с помощью распределителей INDIV-3R. Распределители автоматически передают показания по радиоканалу на этажные приемники, те — на домовой концентратор, и далее, посредством Ethernet или GSM — на удаленный компьютер диспетчера.

В России тестирование системы INDIVAMR проводилось на целом ряде объектов, в т.ч. — в доме № 59 по улице Обручева в Москве. Результат ее внедрения наглядно представлен на диаграмме. Если не считать 11 квартир, где система индивидуального учета не была установлена и потребление для которых рассчитывалось по стандартной схеме (на диаграмме эти квартиры отчетливо выделяются), то подавляющее большинство собственников в 2010 году значительно снизили свое потребление по сравнению со средним уровнем 2009 года, причем некоторые — на 60-70%!

Кстати, система INDIV AMR сертифицирована в системе ГОСТ Р и внесена в Реестр средств измерений.

Элементарная логика и результаты испытаний говорят об одном и том же — о необходимости реализации комплексных энергосберегающих мер. Любые половинчатые решения дадут и половинчатый результат, т.е. размажут экономический эффект во времени, сделав инвестиции в энегосбережение малоинтересными.