Уточнение правил перерасчета измеренного теплопотребления на отопление

В. И. Ливчак, канд. техн. наук, независимый эксперт

Данная публикация является продолжением статьи [1], в которой было показано, что при автоматическом регулировании подачи теплоты на отопление в зависимости от изменения температуры наружного воздуха по традиционному графику [2], реализуемому уравнением (1) (см. Формулы и рис., линия 1), наблюдается перерасход теплоты. Этот перерасход связан с тем, что не все составляющие теплового баланса любого здания зависят от изменения температуры наружного воздуха [3].

В частности, бытовые теплопоступления в многоквартирном доме (МКД), которые в зависимости от утепления здания составляют в среднечасовом исчислении за неделю от 12 % тепловой нагрузки системы отопления в домах, построенных до 1980 года, и до 21 % в домах, сооружаемых после 2000 года, проектируемых на базовый уровень сопротивления теплопередаче наружных ограждений, остаются практически постоянными в течение отопительного периода. Но при переходе на график регулирования подачи теплоты на отопление с учетом увеличивающейся с повышением температуры наружного воздуха доли бытовых теплопоступлений в тепловом балансе дома [4], реализуемый уравнением (2) (см. Формулы и рис., линия 2), и с учетом выявленного запаса тепловой мощности системы отопления (см. рис., линия 3), что устраняет перерасход теплоты на отопление, следует пересмотреть и правила пересчета на нормализованный отопительный период (ноп) фактически измеренного теплопотребления на отопление (традиционно этот пересчет на ноп выполняется по уравнению (3) для возможности сопоставления измеренного теплопотребления в разные отопительные периоды при разных температурах наружного воздуха или при измерении за неполный отопительный период).

Пример пересчета

В качестве примера расчета принят 12-этажный 1-подъездный блочный дом типовой московской серии II-18-01/12 с площадью квартир А_кв = 3 618 м². В данном доме по проекту института МосжилНИИпроект выполнен в 2009 году комплексный капитальный ремонт с утеплением стен до R^ст._пр  = 3,06 м²•°С/Вт, заменой окон на более герметичные с Rок._пр = 0,55 м2•°С/Вт и устройством автоматизированного узла управления (АУУ) подачи теплоты в систему отопления здания [5].

В соответствии с московскими городскими строительными нормами МГСН 2.01-99, действующими на период проектирования, требуемый расчетный расход тепловой энергии на отопление и вентиляцию дома этой серии составил Q^р_от.тр. = 176 кВт. Данная величина учитывает полученные в результате капремонта проектные значения сопротивлений теплопередаче наружных ограждений, фактическую заселенность дома из расчета 20 м² площади квартир на человека, соответственно принятой норме воздухообмена в 30 м³/ч на человека плюс дополнительные 5 % на инфильтрацию воздуха в ЛЛУ без пожарных переходов через балкон, и удельную величину бытовых теплопоступлений 17 Вт/м² площади жилых комнат. Сюда вошли также потери теплоты трубопроводами, проложенными в неотапливаемых помещениях, дополнительные теплопотери через зарадиаторные участки наружных ограждений здания и за счет округления в большую сторону при подборе площади нагрева отопительных приборов, оцениваемые вместе в 11 % к общим теплопотерям для зданий башенного типа.

Ниже приводится анализ, как будет изменяться пересчитанный на нормализованный отопительный период (для условий Москвы при ГСОП_ноп = 4 943 градусо-суток) расход теплоты на отопление Q_от.i.:

• при расчете на Q_от = 0 при t_н = 18 °С за период длительностью 3 месяца с назначенным диапазоном i-х значений средних температур наружного воздуха за принятый период, условно изменяющихся от –10 до 2 °С при традиционном решении с использованием формулы (3) и при подаче теплоты на отопление по традиционной зависимости, указанной в формуле (1) (см. табл. 1, блок 1, колонки 1–5);

• при авторегулировании по оптимизированному графику в расчете на Q_от = 0 при t_н = 12 °С, реализуемому уравнением (2) (табл. 1, блок 2, колонки 6–10);

• и в сравнении с реальными измерениями (табл. 1, колонки 11–14).

Коэффициент пересчета

При осуществлении регулирования подачи теплоты в систему отопления дома в зависимости от температуры наружного воздуха и с учетом увеличивающейся доли бытовых теплопоступлений в тепловом балансе дома с повышением наружной температуры следует ввести в формулу (3) пересчета расхода теплоты на отопление на нормализованный отопительный период коэффициент пересчета Кпер.ноп (см. формулу (4)). Данный коэффициент пересчета равен отношению удельного годового расхода тепловой энергии на отопление, пересчитанного на нормализованный отопительный период при средней температуре наружного воздуха измеряемого периода, к такому же расходу, определенному при средней за нормализованный отопительный период наружной температуре. Значения К_{пер.ноп} приведены в табл. 1 (колонка 10).

Как видно из табл. 1, при осуществлении регулирования подачи теплоты в систему отопления дома по графику Ливчака (колонка 7) и при пересчете на ноп (колонки 8–10) по традиционной формуле (3) результат выходит за рамки допустимой погрешности отклонений, принятой при измерении расхода тепловой энергии теплосчетчиками, ± 4 % – максимальное отклонение в крайних значениях составляет –15 % для t_нср = 2 °С и +12 % для t_нср = –10 °С, что недопустимо.

С учетом изложенного выполнен пересчет на ноп по формуле (4) фактически измеренного расхода теплоты на отопление реального дома за последние месяцы 2009 года, равного 154,1 Гкал (табл. 1, колонка 12), при фактической средней температуре наружного воздуха за этот период t_н.ср.фп = –3,8 °С, для которой коэффициент пересчета равен 1,016 (табл. 2, К^*_{пер.ноп} с учетом интерполяции). В результате удельный годовой расход тепловой энергии на отопление при этом составит 112,5 кВт•ч/м² в год (табл. 1, колонка 14). А за первые 3 месяца 2010 года Q_от.ф было равно 193,0 Гкал, при t_н.ср.фп = –8,0 °С и с учетом К_{пер.ноп} = 1,09 удельный годовой расход тепловой энергии на отопление составит 111,2 кВт•ч/м² в год. Отклонение от средней величины q_{от.ф.ноп.ср.} = (112,5 + 111,2) / 2 = 111,85 кВт•ч/м² не превышает ±0,6 %, что подтверждает правильность предлагаемого пересчета измеренного расхода теплоты на ноп с учетом К_{пер.ноп.}

В зависимости от региона строительства коэффициент пересчета расхода теплоты на отопление на нормализованный отопительный период К_{пер.ноп} следует определять для каждого нового значения ГСОП, соответствующего данному региону. В табл. 2 представлены требуемые значения коэффициента пересчета для ГСОП_ноп = 4 943 градусо-суток (соответствуют значениям табл. 1, колонка 10) и значения К_{пер.ноп}, определенные нами по той же методике для Москвы в соответствии с новыми требованиями СП 131.13330.2011 «Строительная климатология» ГСОП_ноп = 4 551 градусо-суток и t_{н.ср.ноп.} = –2,2 °С (табл. 2, К**_{пер.ноп}).

Литература

1. Ливчак В. И. Оптимизация алгоритма подачи теплоты на отопление в зданиях: экономия от 15 до 40 % и более без дополнительных инвестиций // Энергосбережение. 2020. № 2.
2. Соколов Е. Я. Теплофикация и тепловые сети. М.: Энергия, 1975.
3. Ливчак В. И. О температурном графике отпуска тепла для систем отопления жилых зданий // Водоснабжение и санитарная техника. 1973. № 12.
4. Ливчак В. И. Реальный путь повышения энергоэффективности за счет утепления зданий // АВОК. 2010. № 3.
5. Ливчак В. И., Забегин А. Д. Стратегия автоматического регулирования систем отопления многоквартирных домов // Энергосбережение. 2016. № 3.