Класс энергоэффективности жилых зданий: теория и практика

А. М. Филиппов, инженер, специалист по вопросам энергосбережения в зданиях

Прошедший 2010 год показал, что во многом положения нового федерального закона об энергосбережении исполняются формально и декларативно. В большой степени причиной тому является отсутствие подзаконных актов, которые должны быть приняты Правительством РФ или несовершенство уже принятых.

Например, до сих пор находятся в разработке правила, регламентирующие определение класса энергоэффективности и требования к указателю этого класса. Постановление Правительства РФ от 25 января 2011 года № 18 «Об утверждении Правил установления требований энергетической эффективности для зданий, строений, сооружений и требований к правилам определения класса энергетической эффективности многоквартирных домов» не решило этот вопрос, но показало несовершенство приказа Минрегиона РФ от 28 мая 2010 года № 262 «О требованиях энергетической эффективности зданий, строений, сооружений», поскольку, по сути, в нем указаны только удельные расходы энергоресурсов.

Достаточно посмотреть раздел II «Содержание требований энергетической эффективности» Постановления Правительства РФ № 18, чтобы понять, что приказ № 262 необходимо менять и расширять. Впрочем, уже подготовлен проект нового приказа Минрегиона РФ «О требованиях энергетической эффективности зданий, строений, сооружений».

Тем не менее, в приказе № 262 оговариваются рекомендации по снижению уровня затрат на отопление и вентиляцию (на период 2011–2016 годов), среди которых указаны следующие мероприятия:

• оснащение систем отопления автоматизированными узлами управления (АУУ), в том числе с пофасадным авторегулированием;
• увеличение сопротивления теплопередаче наружных стен здания;
• замена окон на энергоэффективные.

Эти мероприятия автором выделены потому, что они выполняются в Москве с 2008 года при капитальном ремонте жилых домов. По заказу Департамента капитального ремонта города Москвы в 2009 году проводилась экспертиза эффективности запланированных и выполненных мероприятий, а также сравнение теплопотребления жилыми зданиями до и после капитального ремонта. По результатам экспертизы был опубликован цикл статей [3–8], внимательно ознакомившись с которыми, а также имея дело с другими рабочими материалами, хотелось бы дополнить данные исследования.

В исследованиях подробно рассмотрен вопрос требуемого теплопотребления жилыми зданиями, а также снижения значений расчетного и фактического теплопотребления жилыми зданиями после капитального ремонта. Общий вывод: требуемое теплопотребление зданиями после проведения капитального ремонта ниже проектных величин теплопотребления до капитального ремонта. Ожидаемая экономия от утепления здания, замены окон и установки термостатов на отопительных приборах составляет 41–59 %, в зависимости от применения на системе отопления автоматизированного узла управления [5, 6].

С точки зрения науки и логики все правильно: увеличив теплозащиту здания путем утепления фасада и замены деревянных окон на пластиковые, снижаются теплопотери. Бытовые и прочие теплопоступления меняются незначительно, а это означает, что во избежание перетопов и нормализации тепло-влажностного режима необходимо изменить мощность системы отопления в сторону уменьшения или снизить график теплопотребления, т. е. провести количественное или качественное регулирование температуры теплоносителя. Поскольку к ЦТП присоединены как дома, в которых уже проведен капитальный ремонт, так и дома, требующие реконструкции, то качественное регулирование может негативно сказаться на остальных по привязке зданиях. Следовательно, остается количественное регулирование.

Анализ проведения мероприятий, снижающих теплопотребление зданий

Учитывая ошибки первого года массового проведения капитального ремонта, системы отопления, в основном, вместо реконструкции меняли на аналогичные без значительного уменьшения нагрузки, но зато с возможностью регулирования расхода теплоносителя (а значит, и температуры) на тепловом вводе (установка АУУ), по стоякам (применение балансировочных клапанов) и в квартирах жителей (посредством терморегуляторов).

Здесь хочется задать главный вопрос: а помогли ли вышеперечисленные мероприятия действительно снизить теплопотребление? Судя по результатам исследований – да, хотя при этом фактическое теплопотребление зданий строительства после 2000 года оказалось выше требуемого [3].

Насколько? Проведенная в мае 2009 года экспертиза показала, что вместо ожидаемой экономии 41–59 % реально получено 14–17 % [5, 6]. Был сделан вывод, что перерасход тепловой энергии связан с введением проектировщиками запаса при расчете теплопотерь в виде снижения удельной величины бытовых тепловыделений в квартирах, увеличения воздухообмена сверх нормируемых на человека 30 м³/ч и завышения теплопотерь на 15–20 %, рекомендуемого разработчиками термостатов. Например, из проекта расчетный расход тепла на отопление для дома серии II‑18–01/12 составляет 205,2 кВт, а по расчету с использованием методики НП «АВОК» – 175,7 кВт. Запас в поверхности нагрева отопительных приборов в результате составит К_зап = 205,2/175,7 = 1,17. выводы изложены в [3, 7].

Для устранения этого запаса и получения реальной экономии от утепления здания было предложено:

• пересчитать с учетом запаса в поверхности нагрева расчетные параметры теплоносителя;
• изменить режим подачи тепла с учетом увеличивающейся доли бытовых тепловыделений в тепловом балансе здания с повышением температуры наружного воздуха, который может быть реализован системой авторегулирования, предусмотренной типовым проектом в АУУ на вводе в здание.

Но только ли в этом дело? Экономия тепла в 14–17 % – много это или мало?

Показатель энергетической эффективности зданий

Главным показателем энергоэффективности здания является его класс энергетической эффективности. В отсутствие правил определения класса энергоэффективности и требований к указателю этого класса на помощь приходит СНиП 23–02–2003 «Тепловая защита зданий», на основании которого и был создан приказ № 262.

Класс энергоэффективности здания определяется исходя из величины отклонения удельного расхода тепловой энергии на отопление здания от нормируемого значения.

После капитального ремонта в Москве 38 зданиям из 461 присвоен высокий («В») класс энергоэффективности, остальным 429 – средний («С») класс. А что на практике?

Реальный пример

Возьмем для примера реальное жилое здание: серия I‑515–04/9М, 9 этажей, 4 секции, 1969 года постройки, общая площадь А без учета балконов и лоджий составляет 7 181 м², капитальный ремонт проведен в 2009 году. Проектом присвоен класс энергоэффективности «В» – высокий. Отопительный период 2009–2010 годов для этого дома составил 212 сут.

Во время капитального ремонта элеваторы были демонтированы и установлен АУУ, который весь отопительный период работал в автоматическом режиме на поддержание температурного графика 95/70 °С. Система отопления: зависимая, однотрубная с верхним розливом. Теплопроводы с теплоизоляцией, установлены балансировочные клапаны, а перед конвекторами – терморегуляторы.

Нарушений режимов на тепловом вводе за отопительный период не установлено, но с октября по январь включительно в диспетчерскую поступило 20 жалоб на непрогрев отопительных приборов, что устранялось в течение смены.

Отметим, что приборы учета (редкий случай) работали без сбоев 24 часа в сутки, т. е. указанные величины (табл.) являются результатом измерения поверенным прибором без проведения досчета или использования договорных нагрузок.

Градусо-сутки D отопительного периода 2009–2010 годов рассчитываются как разность температур t_вн.в^ср – t_н. в.^ср, продолжительность отопительного периода Z.

Среднюю за отопительный период температуру внутреннего воздуха в здании t_вн.в^ср, принимаем равной нижнему значению оптимальных параметров (ГОСТ 30494–96), т. е. 20 °C. Фактически температура внутреннего воздуха не поднимается выше 23 °C, поскольку жители не только стараются прикрыть термоклапаны, но и открывают форточки для создания комфортных условий в квартире. Причины изложены в [3, 4 и 7]. Средняя температура наружного воздуха за отопительный период t_н. в.^ср составляет –2,0 °C (табл.). Продолжительность рассматриваемого отопительного периода Z равна 212 сут. Тогда в нашем случае D будет равно (20 – (–2,0)) • 212 = = 4 664 °C сут.

Расчет удельного расхода тепловой энергии на отопление здания

Подсчитаем удельный расход тепловой энергии на отопление здания за указанный отопительный период 2009–2010 годов:
q = Q • 1 163/A (кВт • ч/м²) = Q • 4 186 800/(A • D) (кДж/(м² • °С • сут). В результате имеем: q = 959,397 • 4 186 800/(7 181 • 4 664) = = 119,93 кДж/(м² • °С • сут).

Для 9‑этажных зданий по СНиП 23-02–2003 и, соответственно, приказу Минрегиона РФ № 262 нормативное значение удельного расхода тепловой энергии
q_норм = 76 кДж/(м² • °С • сут), Z_норм = 212 сут., D_норм = 4 943 °С • сут.

Тогда в нашем случае К_прив = D_норм/D = 4 943 / 4  664 = 1,06 и за рассматриваемый отопительный период q_прив будет равно 119,93 • 1,06 = 127,1 кДж/(м² • °С • сут.).

Таким образом, величина отклонения qприв за отопительный период 2009–2010 годов от qнорм составляет 67 %, что соответствует «низкому» классу энергоэффективности здания – «D».

Подобное отклонение характерно для многих домов после капитального ремонта. Кстати, по проекту удельный расход тепловой энергии q_пр равен 93 кВт • ч/м², или 93 • 3 600/4 664 = 71,78 кДж/(м² • °С • сут.), отклонение q_прив от q_пр составляет  %.

Однако для Москвы нормативное значение удельного расхода тепловой энергии более высокое и согласно МГСН 2.01–99 «Энергосбережение в зданиях. Нормативы по теплозащите и тепловодоэлектроснабжению» q_мгсн составляет 140 кВт • ч/м² или 108,06 кДж/(м² • °С • сут). Тогда отклонение q_прив за рассматриваемый отопительный период от qмгсн составляет всего 17,6  %, что также соответствует низкому классу энергоэффективности здания «D», но уже близко к классу «C».

Анализ теплопотребления 22 жилых домов  с корректными показаниями приборов учета тепла из отобранных 56 после комплексного капитального ремонта, проведенного в 2009 году в разных округах столицы, показал, что фактический класс энергоэффективности 10 зданий соответствует классу «D», а 12 зданий – «Е» (очень низкий).

Другими словами, получается, что проведение капитального ремонта не гарантирует зданию повышение класса энергетической эффективности, поскольку фактическое теплопотребление системой отопления здания превышает проектные величины.

Некоторые причины и предположения были высказаны в [3]. Автор же считает основной причиной низкое качество эксплуатации систем теплоснабжения и ошибки при планировании капитального ремонта. Наиболее распространенные ошибки уже были описаны в [11]. К примеру, необходимость установки АУУ в здании с независимой схемой присоединения, в котором жители отказались от утепления фасада, весьма и весьма сомнительна, однако АУУ устанавливались независимо от реальной необходимости.

При детальном обследовании в текущем отопительном сезоне более полусотни зданий после капитального ремонта, проведенного в 2009 и 2010 годах, установлено, что почти во всех домах допущены нарушения, как при эксплуатации системы отопления, так и при эксплуатации АУУ.

Наиболее часто встречается разрегулированность систем отопления по стоякам, вплоть до того, что установленные при монтаже балансировочные клапаны не настраивались в соответствии с наладочными таблицами или не корректировались в процессе отопительного сезона. Отличие температур в соседних стояках перед обратным теплопроводом достигало 10 °C, что неприемлемо. Также нарушался внутридомовой температурный график из-за отключения АУУ (переключали на элеваторные узлы), некорректной настройки и т. п. Все это ведет к неравномерному распределению теплоносителя по зданию и избыточному теплопотреблению. Подобные проблемы отмечены в [8, 10]. Так, к примеру, в домах, где был выполнен капитальный ремонт и установлены АУУ, но контроллер был настроен на поддержание проектного графика 95/70 °C перерасход тепла составил 28 % [10].

Причины низкого класса энергоэффективности зданий

Автор считает, что главной причиной столь низкого класса энергоэффективности зданий является отсутствие регулирования или недостаточное регулирование в сторону снижения расхода тепловой энергии автоматизированными узлами управления систем отопления. АУУ в совокупности с терморегуляторами и балансировочными клапанами предназначены для регулирования расхода тепловой энергии и снижения теплопотребления зданием.

Однако на практике те АУУ, которые все-таки задействованы и отлажены, настраиваются на соблюдение температурного графика тепловой сети, а не на снижение теплопотребления (за редчайшим исключением). Этому есть несколько объяснений:

• боязнь вызвать жалобы жителей;
• сложившаяся практика выставления платежей жителям за отопление не по показаниям общедомового прибора учета тепловой энергии, а по квадратным метрам отапливаемых площадей. Это соответствует «Правилам предоставления коммунальных услуг гражданам», но мало стимулирует жителей к экономии тепловой энергии;
• отсутствие индивидуальных приборов учета тепловой энергии;
• применение вертикальной (стояковой) разводки системы отопления вместо горизонтальной (поквартирной), что делает нецелесообразной установку индивидуальных приборов учета (за исключением распределителей);
• нежелание разъяснить жителям назначение АУУ и рассказать о возможности в дальнейшем уменьшить плату за отопление при уменьшении фактического теплопотребления;
• отсутствие экономической заинтересованности у управляющих компаний и жителей в сбережении тепловой энергии;
• не проведение наладочных мероприятий в системе отопления после капитального ремонта в начале отопительного сезона и в процессе дальнейшей эксплуатации.

В результате АУУ, как правило, работают только как насосы смешения (или элеваторы) без эффективного снижения температурного графика.

Главный же вывод следующий: если государство действительно хочет снизить теплопотребление и повысить энергетическую эффективность зданий, необходимо создать соответствующую экономическую заинтересованность жителей, обслуживающих организаций и управляющих компаний. Существующих мер недостаточно.

Предложения по снижению теплопотребления зданий

Для Москвы в части капитального ремонта и внедрения АУУ в первую очередь необходимо следующее.

Обязать управляющие компании:

• в кратчайшие сроки заключить энергосервисные договора на обслуживание АУУ;
• осуществлять постоянный контроль за работой АУУ и режимами теплоснабжения, не допускать работу АУУ в ручном (не автоматическом) режиме;
• информировать жителей о наличии и назначении АУУ, инициировать проведение общедомовых собраний для рассмотрения вопросов режимов работы АУУ (в графике или с его понижением) и возможности в дальнейшем уменьшать плату за отопление при уменьшении фактического теплопотребления;
• проводить наладочные мероприятия в системе отопления постоянно на протяжении всего отопительного сезона.

Изменить систему оплаты за отопление, предусмотрев возможность расчета платы не только по показаниям общедомового прибора учета тепловой энергии с учетом квадратных метров отапливаемых площадей, но и по показаниям квартирных теплосчетчиков или установленных

Скорректировать подход к планированию и организации капитального ремонта, предусмотрев:

• оснащение жилых помещений многоквартирных домов индивидуальными приборами учета тепловой энергии;
• перевод централизованного тепловодоснабжения многоквартирных домов с ЦТП на ИТП вместо установки АУУ;
• применение горизонтальной (поквартирной) разводки системы отопления вместо вертикальной (стояковой), возможности установки индивидуальных приборов учета (теплосчетчиков);
•  в случае, если вертикальная (стояковая) разводка уже смонтирована, для учета индивидуального расхода тепла дооснастить объекты капитального ремонта 2008–2010 годов распределителями тепловой энергии и оплату за отопление помещений многоквартирных домов осуществлять в соответствии с МДК 4–07.2004 «Методика распределения общедомового потребления тепловой энергии на отопление между индивидуальными потребителями на основе показаний квартирных приборов учета теплоты».

Разумеется, это далеко не полный перечень, но эти мероприятия, на наш взгляд, необходимо реализовать в первую очередь.  

Литература

1. Ливчак В. И. Расчет теплопотребления эксплуатируемых жилых зданий – основа энергосбережения // АВОК. 2005. № 7.
2. Ливчак В. И. К вопросу о точности определения расхода теплоты на отопление жилых и общественных зданий // Энергосбережение. 2008. № 5.
3. Ливчак В. И. Фактическое теплопотребление зданий как показатель качества и надежности проектирования // АВОК. 2009. № 2.
4. Табунщиков Ю. А., Ливчак В. И. Экспресс-энергоаудит теплопотребления жилых зданий: особенности проведения // Энергосбережение. 2009. № 2.
5. Ливчак В. И., Табунщиков Ю. А., Туркин П. Ю.,
   Шилкин Н. В. Технико-экономическая оценка эффективности энергосберегающих мероприятий при проведении капитального ремонта многоквартирных домов //
6. Гагарин В. Г., Ливчак В. И., Табунщиков Ю. А., Шилкин Н. В. Пути повышения энергоэффективности эксплуатируемых зданий // АВОК. 2009. № 5.
7. Ливчак В. И. О расчете систем отопления, энергосбережении и температуре воздуха в отапливаемых помещениях жилого дома // АВОК. 2010. № 2.
8. Ливчак В. И. Реальный путь повышения энергоэффективности за счет утепления зданий // АВОК. 2010. № 3.
9. Ливчак В. И. О требованиях энергетической эффективности зданий из приказа № 262 Минрегионразвития России // Энергосбережение. 2010. № 5.
10. Ливчак В. И. Последовательность в исполнении требований повышения энергоэффективности многоквартирных домов // Энергосбережение. 2010. № 6.
11. Филиппов А. М. Ошибки при внедрении автоматизированных узлов управления систем отопления в Москве (2008–2009 годы) // Сантехника. 2010. № 3.