Энергетическая паспортизация существующих жилых и общественных зданий становится реальностью

В. И. Ливчак, вице-президент НП «АВОК», начальник отдела «Энергоэффективность зданий и сооружений, систем инженерного оборудования» Мосгосэкспертизы

 

В соответствии с Директивой Европейского парламента и Совета Европейского союза по энергетическим характеристикам зданий от 05.09.2002 года является обязательным для всех стран, входящих в Европейский союз, составление энергетического паспорта эксплуатируемого здания. Государства-участники обеспечивают положение, согласно которому при сооружении, продаже или сдачи в аренду здания владельцу передается или владелец передает будущему покупателю или арендатору энергетический паспорт, из которого следует, каковы энергозатраты данного здания в сравнении с рекомендуемыми нормами и стандартами.

Энергетический паспорт составляется на срок не более 10 лет, и к нему прилагаются рекомендации по экономически эффективным мерам улучшения энергетических показателей здания. В энергетическом паспорте максимально подробно должны описываться параметры теплозащиты здания и энергетических систем, чтобы при их изменении можно было бы легко пересчитать показатели энергоемкости здания для внесения в паспорт.

В России обязательность составления энергетических паспортов для строящихся жилых и общественных зданий продекларирована федеральными и региональными строительными нормами и правилами. Согласно этим нормативам, начиная с 2000 года в проекте каждого строящегося здания должен быть раздел «Энергоэффективность», в состав которого входит энергетический паспорт. И если рассчитанный в проекте удельный расход тепловой энергии на отопление и вентиляцию за отопительный период превышает нормируемый, то проект экспертизой не согласовывается, и здание исключается из списка намеченных к строительству, пока не будут предусмотрены дополнительные энергосберегающие решения, благодаря которым расчетное значение удельного расхода не превысит требуемое.

Для существующих зданий составление энергетического паспорта пока не является обязательным в большей степени из-за отсутствия в доме хозяина, незаинтересованности эксплуатационной организации в экономии энергии, безответственности ее перед жителями за качество предоставляемых услуг и из-за отсутствия методики расчета энергетического паспорта для существующих жилых и общественных зданий.

В настоящее время последнее из этого перечня препятствие устранено – НП «АВОК» совместно с Департаментом топливно-энергетического хозяйства г. Москвы разработало «Руководство по расчету теплопотребления эксплуатируемых жилых зданий» (Руководство АВОК–8–2005), которое утверждено Правительством Москвы. В руководстве приводится методика расчета энергетического паспорта, ожидаемого теплопотребления на отопление и вентиляцию здания с учетом фактических или задаваемых теплотехнических характеристик наружных ограждений, требований по воздухообмену и состояния системы авторегулирования отопления.

Необходимость введения такого документа связана еще и с тем, что за последние 40 лет неоднократно менялись нормативы определения расчетного расхода тепла на отопление и вентиляцию, а годовое потребление тепла определялось без учета всех составляющих теплового баланса здания. Так, по СНиП на проектирование отопления и вентиляции (1971 год) инфильтрационная составляющая теплопотерь жилых зданий принималась равной 8 % от теплопотерь через ограждения (в то время как на самом деле по величине она близка трансмиссионным теплопотерям через ограждения), но не учитывались внутренние тепловыделения и теплоотдача от стояков отопления и подводок к отопительным приборам. Затем стали учитывать инфильтрацию в полном объеме, но внутренние тепловыделения опять же не принимались во внимание, и вследствие этого неоправданно возрос расход тепла на отопление на 30–40 %.

Был период, когда оставляли без изоляции обратные трубопроводы системы отопления, чтобы использовать теплопотери от них для нагрева подвала или чердака, но эти теплопотери не включали в проектный расход тепла на отопление здания. Затем сочли необходимым выполнять изоляцию обоих трубопроводов, но учитывать теплопотери трубопроводов, прокладываемых в неотапливаемых помещениях, в расчетном расходе тепла на отопление начали только с 1987 года.

В руководстве в основу определения количества тепловой энергии, требуемой для отопления и вентиляции жилых зданий за отопительный или иной период Q_h^y, положена следующая зависимость:

Q_h^y = [Q_tr^y + Q_inf^y - (Q_int^y + Q_ins^y)nh]b_hl,

где Q_tr^y – теплопотери здания через наружные ограждающие конструкции за отопительный период, кВт•ч, которые рассчитываются с учетом площади каждого ограждения и его приведенного сопротивления теплопередаче. Сопротивление теплопередаче может быть принято по результатам испытаний по проекту или рассчитано в соответствии с СП 23–101–2004 «Проектирование тепловой защиты зданий» с учетом фактической конструкции;

Q_inf^y  – теплопотери здания за счет вентиляционного воздухообмена с учетом инфильтрации через окна и входные двери в зависимости от их сопротивления воздухопроницанию и действующего гравитационного и ветрового напоров. Сопротивление воздухопроницанию может быть задано исходя из сертификата на изделие либо получено по результатам натурных испытаний. При наличии встроенных помещений общественного назначения воздухообмен в них определяется в зависимости от назначения помещений и режима работы раздельно в рабочее и нерабочее время.

Приводятся два метода расчета инфильтрационной составляющей теплопотерь – в основном тексте по упрощенной схеме: для квартир по норме воздухообмена в них, лестнично-лифтовых узлов – в долях от воздухообмена в квартирах, для помещений общественного назначения – по норме воздухообмена в рабочее время и по кратности обмена в нерабочее время. В двух приложениях дается более точный метод расчета – в зависимости от располагаемого перепада давления воздуха на внутренней и наружной поверхности ограждения и воздухопроницаемости изделий, причем по разным методикам для зданий строительства до 2000 года с негерметичными окнами и с сопротивлением воздухопроницанию более 0,9 м²•ч/кг.

В обоих случаях инфильтрация наружного воздуха в квартирах принимается не менее нормативного воздухообмена, который назначается в объеме 3 м³/ч на м² жилой площади при заселенности менее 20 м² общей площади на человека, а при меньшей заселенности – 30 м³/ч на человека, но не менее 0,35 обмена в час от объема квартир.

Q_int^y   – бытовые теплопоступления в квартирах и в помещениях общественного назначения за отопительный период, кВт•ч, принимаются с учетом полученной по результатам натурных испытаний удельной величины в зависимости от заселенности квартир здания: при 20 м² общей площади на человека – 17 Вт/м² жилой площади с понижением до 10 Вт/м² при заселенности 45 м²/чел.;

Q_ins^y    – нормативные теплопоступления через наружные светопрозрачные ограждения от солнечной радиации с учетом ориентации фасадов по восьми румбам за отопительный период, кВт•ч, и ее расчетной интенсивности при действительных условиях облачности;

n – коэффициент, учитывающий снижение использования теплопоступлений в периоды превышения их над теплопотерями помещений, n = 0,8 для зданий с улучшенной теплозащитой и n = 0,85 для зданий строительства до 2000 года и не подвергавшихся капремонту;

h – коэффициент эффективности систем автоматического регулирования подачи тепла на отопление; рекомендуемые значения:

h = 1,0 – в системе отопления с термостатами и с пофасадным авторегулированием на узле управления или поквартирной горизонтальной разводкой; h = 0,9 – в однотрубной системе с термостатами и с центральным авторегулированием на узле управления или в однотрубной системе без термостатов и с пофасадным авторегулированием на вводе; h = 0,85 – в однотрубной системе с термостатами и без авторегулирования на вводе; h = 0,95 – в двухтрубной системе отопления с термостатами и с центральным авторегулированием на вводе;

h = 0,9 – в двухтрубной системе отопления с термостатами без авторегулирования на вводе; h = 0,7 – в системе без термостатов и с центральным авторегулированием на вводе с коррекцией по температуре внутреннего воздуха; h = 0,6 – то же без коррекции по температуре внутреннего воздуха; h = 0,5 – в системе без термостатов и без авторегулирования на вводе (центральное регулирование температуры теплоносителя в ЦТП или в котельной в зависимости от температуры наружного воздуха);

b_hl – коэффициент, учитывающий дополнительное теплопотребление системы отопления, связанное с дискретностью номинального теплового потока номенклатурного ряда отопительных приборов, с их дополнительными теплопотерями через зарадиаторные участки ограждений, с теплопотерями трубопроводов, проходящих через неотапливаемые помещения; рекомендуемые значения: b_hl = 1,13 – для многосекционных и других протяженных зданий; b_hl = 1,11 – для зданий башенного типа; b_hl = 1,07 – для зданий с отапливаемыми подвалами; b_hl = 1,05 – для зданий с отапливаемыми чердаками и подвалами, а также с квартирными генераторами тепла.

Методика, изложенная в Руководстве, позволяет оценить вклад каждого ограждения в величину теплопотерь и оценить объем снижения теплопотребления от реализации того или иного энергосберегающего мероприятия, установив тем самым приоритеты выполнения каждого. Помимо определения требуемого удельного теплопотребления обследуемого здания с учетом его реальных теплотехнических показателей наружных ограждений и степени автоматизации системы отопления, по этому Руководству можно рассчитать лимит необходимой тепловой энергии на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение.

Составлению энергетического паспорта должен предшествовать энергоаудит здания, заключающийся в том, что выполняется обмер наружных поверхностей отапливаемой части здания, выделяя площади оконных проемов, ориентированных на разные стороны света, устанавливается состав каждого наружного ограждения (толщина каждого слоя при многослойной конструкции, коэффициент теплопроводности материала) и рассчитывается его приведенное сопротивление теплопередаче с учетом коэффициента теплотехнической однородности; в зависимости от конструкции окон и заселенности квартир назначается величина инфильтрации наружного воздуха; устанавливаются тип системы отопления и схема ее подключения к тепловым сетям, примененные средства авторегулирования.

Этого достаточно для выполнения расчетов, связанных с заполнением энергетического паспорта. Для составления перечня мероприятий по снижению энергопотребления необходимо провести обследование как мест возможных утечек тепла – разбитые окна лестничных клеток и техподполья, отсутствие доводчиков для закрытия входных наружных дверей, дверей наружных переходов через лоджии и выхода на кровлю, так и режима работы системы отопления и горячего водоснабжения. При этом важно вовремя исправить недостатки в работе систем, так как энергосбережение связано с изъятием излишков тепла, при котором могут возникнуть локальные отклонения в обеспечении требуемых параметров, перекрываемые ранее завышенным расходом тепла в целом на здание. Перечень возможных отклонений в работе систем отопления и вентиляции и пути их устранения приведены в [1].

Бытует мнение, что если установить на систему отопления теплосчетчик и, если в доме отсутствуют жалобы на отопление, то это и есть тот необходимый расход тепла. Однако при завышенном расходе тепла на отопление внутренняя температура воздуха в квартирах уже не является индикатором соответствия фактического теплопотребления требуемому, так как при перегреве помещений жильцы открывают форточки, сбрасывая излишнее тепло на улицу. Это подтверждается результатами натурных измерений, приведенных на рис. 1. Здесь сопоставлены значения средней фактической температуры воздуха t_вн^ф , измеренной в течение стационарных периодов не менее трех суток по нескольким зданиям при разных погодных условиях с теоретической величиной, которая должна бы быть по фактическому теплопотреблению.

Рисунок 1. График сопоставления значений средней фактической температуры воздуха tвнф по нескольким зданиям при разных погодных условиях с теоретической величиной tвнТ, которая должна быть по фактическому теплопотреблению

Однозначная связь между подачей тепла и температурой внутреннего воздуха наблюдается только при t_вн^ф < 21 °С. Причем при t_вн^т < 20 °С tвнф несколько больше t_вн^т , что говорит о стремлении жителей в этих условиях сократить воздухообмен. При t_вн^т > 21 °С, т. е. при увеличении подачи тепла сверх требуемого, повышение tвнт очень мало, что затрудняет фиксирование перерасхода тепла по отключению температуры внутреннего воздуха. Так, увеличение расхода тепла на отопление, соответствующее повышению внутренней температуры до 30 °С, не привело к росту фактической температуры воздуха выше уровня 21–22,5 °С. Следовательно, измененный расход тепла на отопление следует всегда сравнивать с ожидаемым, определенным из энергетического паспорта, и только после этого делать вывод о соответствии измеренного расхода тепла требуемому.

Еще одна распространенная ошибка при определении годового теплопотребления на отопление и вентиляцию жилых зданий и при построении графика подачи тепла на отопление, идущая от СНиП «Тепловые сети», – это каким принимать изменение относительного расхода тепла на отопление Q*_o  в зависимости от температуры наружного воздуха. Приведенная в СНиП зависимость Q*_o  = (t_вн^р - t_н) / (t_вн^р - t_н^р), где t_н – текущая наружная температура, при которой определяется расход тепла на отопление, а t_н^р – наружная температура в расчетных условиях, справедлива для объектов, не имеющих внутренних тепловыделений (она представлена линией 1 на рис. 2).

Для жилых зданий, где внутренние тепловыделения в расчетных условиях составляют 15–20 % от теплопотерь через наружные ограждения и с инфильтрацией наружного воздуха, применение такой зависимости будет означать, что внутренние тепловыделения с изменением наружной температуры меняются так же, как и теплопотери здания. В действительности внутренние тепловыделения, оставаясь в течение всего отопительного периода практически постоянными по абсолютной величине, при определении расхода тепла на отопление должны вычитаться из величины теплопотерь, характеризуемых линией 2. Таким образом, отложив от расчетных теплопотерь величину внутренних тепловыделений и проведя через эту точку линию 3, параллельную линии 2, получим зависимость изменения требуемого расхода тепла на отопление жилых зданий от наружной температуры:

Q*_o   = (1 + Q_вн  / Q_o^р) (t_вн - t_н)/(t_вн - t_н^р) - Q_вн  / Q_o^р,

где Q_вн  / Q_o^р – доля внутренних (бытовых) тепловыделений в квартирах по отношению к расчетному расходу тепла на отопление.

Эта зависимость заложена в методику определения годового или за иной период теплопотребления на отопление жилых зданий.

При расчете теплопотребления на отопление или при построении графика отпуска тепла по этой формуле принимается, что при температурах наружного воздуха, выше расчетной по параметрам А, температура внутреннего воздуха поддерживается на комфортном уровне t_вн = 20–21 °C, а при t_нр (расчетной по параметрам Б) – равной расчетному значению для жилых помещений, t_вн^р = 18 °С. Исходя из этого, часть бытового тепла пойдет на нагрев воздуха в квартире от расчетной величины до комфортного уровня, и необходимый расход тепла на отопление несколько повысится (линия 4 на рис. 2). Заштрихованная область рис. 2 показывает экономию тепла, получаемую при учете постоянства бытовых тепловыделений в построении графика отпуска тепла, по сравнению с центральным регулированием на источнике, несмотря на поддержание комфортной температуры воздуха в квартирах в течение большей части отопительного периода.

Еще большая экономия достигается введением автоматической коррекции графика подачи тепла на отопление при отклонении фактически измеренной в квартирах внутренней температуры от заданной для поддержания регулятору. Дело в том, что расход инфильтрующегося воздуха при определении расчетных теплопотерь и построении графика принимается исходя из предположения, что скорость ветра – расчетная и все квартиры ориентированы на наветренный фасад. Это обусловлено тем, что когда нет обратной связи с температурой воздуха в помещениях, следует ориентироваться на наихудшие помещения.

Рисунок 2. График изменения относительного расхода тепла на отопление в зависимости от температуры наружного воздуха

Линией 5 на рис. 2 показан график требуемого расхода тепла на отопление жилых зданий при отсутствии ветра исходя из объема инфильтрации наружного воздуха, получаемом в безветренную погоду, но не ниже санитарной нормы притока на квартиру (поэтому при t_вн = 5 °С этот график сливается с графиком 4), и поддержания внутренней температуры на комфортном уровне – 21 °С. При регулировании с коррекцией по t_вн подача тепла осуществляется по этому графику, а с появлением ветра и снижением средней температуры ниже 21 °С (а как было видно из рис. 1 при t_вн < 21 °С прослеживается связь между подачей тепла и температурой внутреннего воздуха) график подачи тепла автоматически повышается.

Здесь следует отметить, что степень коррекции графика должна быть разной. На повышение внутренней температуры, например, с появлением солнечной радиации, более быстрая, чтобы опередить жильцов с открыванием форточек для сброса перегрева. На понижение внутренней температуры, например, при появлении ветра – замедленная, чтобы заставить жильцов сначала закрыть форточки.

Таким образом, для выполнения энергетической паспортизации существующих зданий нет никаких препятствий, кроме воли административных органов. Эта работа должна предшествовать установке теплосчетчиков на системы отопления отдельных зданий, так как измерение потребленного тепла на отопление эффективно там, где этим потреблением можно управлять. А при отсутствии автоматического регулирования подачи тепла на отопление в доме, как было показано в [2], целесообразней проводить распределение количества тепла, измеренного в ЦТП, где уже установлены теплосчетчики, по домам, подключенным в данному ЦТП, используя показатели энергетического паспорта этих домов.

В Директиве, о которой было упомянуто в начале статьи, подчеркивается, что государства-участники Содружества должны гарантировать, что расчет энергетических характеристик здания, энергетическая паспортизация и составление энергосберегающих рекомендаций должны выполняться независимыми, квалифицированными и облеченными полномочиями экспертами, действующими или как самостоятельные специалисты, предлагающие свои услуги, или как лица, назначенные общественной или частно-предпринимательской организацией. Это должно обеспечить высокий уровень проводимых государствами-участниками мероприятий по экономии энергии в зданиях, а также прозрачность полученных результатов для будущих владельцев или пользователей в свете оценки энергетических характеристик на рынке недвижимости.

Литература

1. Ливчак В. И. Энергоаудит и энергетическая паспортизация жилых зданий – путь к стимулированию энергосбережения // АВОК. 2002. № 2. С. 8–15.

2. Ливчак В. И. Как же приблизить время расчетов жителей за потребленные ресурсы в объеме того, что потребили // Энергосбережение. 2006. № 2. С. 46–48.

3. О Директиве Европейского парламента и Совета Европейского союза по энергетическим характеристикам зданий // АВОК. 2003. № 1. С. 10–12.