Физическая экономия энергоресурсов и воды на модернизированных жилых зданиях

Вид материала

Содержание

Подобный материал:

1 2

Физическая экономия энергоресурсов и воды
на модернизированных жилых зданиях

Денис Догадин, инженер ФРП

ссылка скрыта

По мере реализации Проекта все более актуальным становится вопрос об оценке его эффективности, как в целом, так и по отдельным технологиям. Некоммерческий фонда реструктуризации предприятий и развития финансовых институтов , (ФРП) в рамках реализуемых им проектов , всегда уделял и уделя л ет ключевое внимание мониторингу их эффективности. Так , например, для проекта «Передача ведомственного жилищного фонда» по заданию ФРП в 1999 году Центром по эффективному использованию энергии ( Ц ЕН ЭФ) были разработаны методики и процедуры мониторинга различных составляющих физической экономии энергоресурсов и аккумуляции финансовых средств, образующихся в процессе этой экономии [ 1 ] , а некоммерческим ф Ф ондом «Институт экономики города» разработаны процедуры мониторинга составляющих экономии финансовых средств [2] . С ноября 1999 года совместно с ФРП эту работу продолжает группа компаний по технологическому консультированию Проекта ( ТАГ -2), возглавляемая компанией «MVV Consultants and Engineers GmbH Innotec ». С ноября 1999 г . проведением такой оценки совместно с ФРП занимается группа по технологическому консультированию Проекта ( ТАГ -2) , возглавляемая компанией “MVV Innotec” .

Одной из основных задач , поставленных перед Консультантом ТАГ-2 , является определение величины физической экономии энергоресурсов и воды, полученной в результате модернизации жилых зданий. Трудоемкость и уникальность этой задачи обусловлена тем, что величина экономии должна быть найдена не путем экспертной оценки, а на основании реальных измерений, пров еденных одимых на большом количестве объектов до и после их модернизации. Усложняет задачу то, что в настоящее время отсутствует проработанная методика оценки физической экономии в системах теплоснабжения зданий с приведением потребления энергоресурсов и воды к сопоставимым условиям, а именно к одинаковым погодным условиям и к одинаковому уровню комфорта в помещениях зданий. Важность корректного определения величины физической экономии обуславливается тем, что это один из источников возможных денежных поступлений, которые определяют экономическую эффективность всего Проекта. Таким образом, задача по определению физической экономии энергоресурсов и воды представляется достаточно сложной и требует рассмотрения различных подходов. Основная цель данной статьи показать, как решается эта проблема в рамках Проекта, какие исходные данные уже собраны, какие результаты получены, и что планируется сделать в перспективе.

Общие сведения о программе измерений

Отправной точкой для проведения оценки физической экономии являются данные, собранные на зданиях до и после их модернизации. С этой целью в настоящее время реализуется программа измерений ТАГ-2, которая была призвана расширить программу измерений на базовых зданиях (см. бюллетени ППВЖФ № 2, 3, 6 и 8 [ 3 - 6 ] ), про водимую должающуюся уже на протяжении 4 3-х лет. Дополнительные усилия, направленные на сбор данных и проведение измерений , необходимы для получения большого количества статистической информации , достаточного для объективной оценки существующей ситуации, а , следовательно, и для получения достоверных данных по экономии энергоресурсов и воды в каждом из городов, участвующих в Проекте. С целью Чтобы получить такие данные отдельно в каждой из инженерных систем зданий (отопление, холодное и горячее водоснабжение) на ряде домов (т.н. "зданий для углубленного обследования") были установлены дополнительные приборы учета - расходомеры, теплосчетчики и регистраторы данных. В общей сложности на 154 зданиях было установлено или модернизировано усовершенствовано более 220 единиц измерительного оборудования. На этих зданиях данные собираются с почасовым или посуточным интервалом. Кроме этого , ведется сбор помесячных данных со всех приборов учета, установленных на остальных зданиях, модернизируемых на Ф фазах "2А" и "2Б" Проекта (см. таблицу 1).

Таблица 1. Количество О обследуемы е х здани я й

Город	Всего зданий	В т.ч. : здания Ф фазы 2А*	В т.ч. : здания Ф фазы 2В**	Здания для углубленного исследования
Череповец	66	10	56	23
Оренбург	118	22	96	51
Петрозаводск	47	11	36	17
Рязань	61	10	51	27
Владимир	62	7	55	29
Волхов	32	12	20	7
Итого	386	72	314	154

* - модернизация завершена в 1999 -2000 гг.

** - модернизация завершается в 2001г. ведется в настоящее время

Мониторинг одного из основных параметров теплового микроклимата в квартирах - температуры воздуха - , осуществляется на основании данных с регистраторов комнатной температуры (комнатных логгеров). Комнатные логгеры Они установлены на всех 154-х зданиях, выбранных для углубленного обследования. В каждом здании размещалось от 7 до 15 приборов. Таким образом, в В общей сложности на обследуемых зданиях установлено около 1600 комнатных логгеров.

В полном объеме новое измерительное оборудование было установлено перед началом отопительного сезона 2000-2001 гг . , (а в Череповце???) . , однако на части зданий (более 50-ти), удалось собрать данные в отопительном сезоне 1999-2000 гг. и летом 2000 г. Параллельно со сбором данных на зданиях проводились или проводятся работы по их модернизации . , (после проведения модернизационных работ часто приходится восстанавливать полностью или частично систему сбора данных ???) . К настоящему моменту , на ряде зданий уже собраны данные до и после модернизации в объеме, достаточном для оценки полученной физической экономии.

Эффекты от модернизации жилых зданий в рамках ППВЖФ

Суммарный эффект от мероприятий Проекта, направленных на снижение затрат на энергоресурсы и воду, можно разбить на две составляющие : - (1) экономия денежных средств за счет организации создания системы коммерческого учета, и (2) за счет физической экономии ресурсов, полученной в результате реализации внедрения новых энергосберегающих технологий, применяемых при модернизации жилых зданий.

Эффект от установки приборов учета

Установка приборов учета в рамках Проекта обеспечивает возможность проводить оплату за энергоресурсы и воду в соответствии с реальным потреблением, что во многих городах позволяет предотвратить перерасход денежных средств, обусловленный практикой расчетов по договорным проектным нагрузкам и нормативам.

В январе 2001 г. Консультант ами ом ТАГ-2 был представлен отчет с результатами измерений, проведенных на немодернизированных зданиях в 1999 и 2000 гг. [ 7 1]. В этом отчете приведена информация о характерных особенностях эксплуатации систем теплоснабжения в каждом городе, представлены количественные показатели, определяющие энергоемкость зданий до модернизации, а также проведен анализ существующего уровня комфортности проживания в жилых зданиях. П Ниже по материалам этого отчета н иже представлен о ы основные результаты по соотношени е ю фактического и нормативного потреблений энергоресурсов и воды в каждом из городов, участвующих в Проекте. Эт о о соотношение характеризует потенциал экономии денежных средств в ЖКХ при переходе на оплату энергоресурсов и воды по показаниям приборов учета. Данные, приведенные в таблице 2, уточняют информацию, полученную ранее на базовых зданиях [ 5 (см. информационный бюллетень ППВЖФ, №6 ] ).

Таблица 2. Соотношение "факт/норма" по потреблению тепла и воды *

Ресурс		Череповец	Оренбург	Петро-заводск	Владимир	Рязань	Волхов
Тепло на отопл.	Факт/ Норма, %	118,3**	88,3	75,9**	--	85,2	89,8
Тепло на ГВС		164,7**	83,3	108,9**	--	94,0	96,8
Суммарн. тепло		129,4	86,0	87,7	95,0	88,5	92,7
Расход гор. воды (л/чел. в сут.)	Факт	139,4	165	109,7	117,5**	161,5	128,1
	Норма	120	150	105	120	105	120
	%	116	110	105	97,9**	153,8	106,7
Расход хол. воды (л/чел. в сут.)	Факт	160	162,3	175,5**	186**	152,1	163,5**
	Норма	180	170	170	180	218	200
	%	88,9	95,5	103,2**	103,3**	67,7	81,8**
Сумм. расход воды (л/чел. в сут.)	Факт	299,4	327,3	285,2	261,3	313,6	291,6
	Норма	300	320	275	300	323	320
	%	99,8	102	103,7	87,1	97,1	91,1

* - р Рассматривались только немодернизированные здания

** - д Данные представлены для 2-3 базовых зданий

Представленные данные являются усредненными по зданиям, обследуемым в каждом городе. Сравнительный анализ данных, собранных с отдельных домов , показал, что в каждом городе существуют группы зданий с экстремально высоким или, наоборот, экстремально низким потреблением тепла или воды [ 7 1]. Такая ситуация может быть обусловлена некорректной работой узлов учета и ошибками , допущенными при сборе данных, неудовлетворительным состоянием систем теплоснабжения здания ( несоответствующие нагрузке гидроэлеваторы, отложения в системах отопления зданий , несоответствующий нагрузке гидроэлеватор и пр.), а также неточностью официальных данных о количестве жителей. После дополнительного обследования таких зданий, полученная информация с указанием возможных о причин ах подобных отклонений переда валась ется в город.

Существующий уровень потребления тепла и воды на зданиях служит базой не только для оценки потенциала экономии денежных средств от организации системы коммерческого учета в городах, но , также , и для определения физической экономии, достигнутой в результате модернизации зданий реализуемых мероприятий. В целом , по данным, собранным в результате установки приборов учета, можно сделать следующие выводы о существующем уровне потребления энергоресурсов и воды жилыми зданиями:

· Экономия денежных средств на оплату тепловой энергии в городах Проекта составляет от 5 до 14%. Исключение составляет г. Череповец, где фактический расход тепла превышает нормативный на 29%. В этой связи следует отметить, что , к моменту написания статьи , в Череповце удалось обработать данные только с трех базовых зданий г.Череповца , поэтому предста в ленная в таблице информация может быть нехарактерной для города в целом и , в дальнейшем , может б ыть удет уточнена ; . фактический р асход тепла на обследуемых зданиях превышает нормативный на 29% .

· Экономия денежных средств на оплату воды существенна в гг. Владимир (13%) и Волхов (9%). В остальных городах фактический расход холодной воды близок к нормативному (в пределах ± 3%). Обращает на себя внимание очень большой уровень потребления горячей воды для зданий в Оренбурге и Рязани (св. 160 л/чел. в сутки). Подобная ситуация объясняется пониженной температурой горячей воды у конечного потребителя. Причинами сложившейся ситуации являются: в Оренбурге - отсутствие квартальной рециркуляционной линии системы ГВС, что приводит к остыванию воды в период малого водоразбора; а в Рязани - хроническая недопоставка тепла от ТЭЦ, при которой температура горячей воды уже после ЦТП на 10 ё 15 ° С ниже допустимого уровня требуемых ; .

· Экономия денежных средств за оплату газа составляет для Оренбурга 32 ё 42% (данные получены по результатам измерений на 6-ти зданиях), а для Рязани - около 20 -36% (данные получены по результатам измерений на 2-х зданиях ). Величина экономии платежей за газ при переводе потребителей на оплату по факту определяется во многом качеством существующей системы теплоснабжения , т.к. при недотопах потребление газа н аселением н есколько возрастает.

в г г . Рязань и Оренбург).

Эффект от мероприятий по модернизации

Реальное энергосбережение в жилых зданиях достигается на этапе Проекта, связанном с модернизацией их инженерных систем и строительных конструкций. Поскольку основные затраты по Проекту связаны с мероприятиями, направленными на снижение потребления тепла зданиями ( установка автоматизация ИТП, снижение инфильтрации, изоляция и утепление мероприятия пассивной теплозащит ы), то ожидается, что основной составляющей эффекта от модернизации будет экономия тепла. Реализация энергосберегающих мероприятий позволяет получить не только прямую экономи ю я тепла, которую необходимо определять с приведением к одинаковым погодным условиям, но также обеспечивает улучшение качества услуг по тепло- и водоснабжению. Так в результате модернизации повышается нормалзуется температурный режим в квартирах уровень комфортности проживания, обеспечивается достаточный напор в системе водоснабжения, снижаются колебания температуры горячей воды и т.д.

Прямая экономия тепла

Уровень прямой экономии тепловой энергии определяется существующей ситуацией в районной системе теплоснабжения, а также состоянием системы отопления отдельных зданий, поэтому эффект от модернизации может сильно отличаться не только для разных городов, но и для разных зданий, расположенных в одном районе города. Например, в зданиях, где наблюдается хроническая недопоставка тепла, получить большую величину прямой экономии тепла нельзя, поскольку энергосберегающие технологии, реализованные на объектах, обеспечат, в первую очередь, повышение температуры воздуха в помещениях. Нельзя не отметить, что даже для таких зданий , существует возможность получения прямой физической экономии тепла в т.н. период "срезки" температурного графика тепловой сети, когда во всех городах наблюдаются повышенные температуры воздуха в помещениях. Эти перетопы обусловлены спецификой централ изованного ьного регулирования в системах теплоснабжения. Реализовать этот потенциал позволяет автоматизация индивидуальных тепловых пунктов (ИТП), предусмотренная программой модернизации на всех зданиях Проекта. Кроме того, для недотапливаемых зданий , увеличивается эффект от организации коммерческого учета. Ниже приводится расчет экономии тепла , на примере трех зданий в разных городах с разными схемами теплоснабжения, модернизация которых проведена на первой стадии Проекта.

Прямая экономия тепла в системе горячего водоснабжения ГВС

При анализе режима потребления тепла в системе ГВС принимались во внимание температур а ный уровень (м.б. просто температура) горячей воды, а также переменный характер нагрузки с ярко выраженными суточными, недельными и сезонными циклами. На графиках (см. рис. 1 и 2 ) пр едставлена иведена зависимость потребления тепла на нужды ГВС от температуры горячей воды в течение отопительного сезона. Для наглядности, а также для демонстрации тенденции изменения расхода тепла на ГВС от температуры горячей воды в наблюдаемом диапазоне , на графиках показаны эллипсы для предсказанного интервала. Вероятность того, что новые значения пары переменных ( x - температура горячей воды , y - расход тепла ) попадут в область, ограниченную эллипсом, равна значению коэффициента, задающего эллипс ( дл я представленного случая этот коэффициент принят 95% ) .

Для того, чтобы снизить влияние недельной неравномерности, данные были разбиты на 2 группы: будни и выходные. Анализ показывает, что в выходные дни расход тепла и воды в системе ГВС существенно выше (приблизительно на 20%). Летом это соотношение несколько изменяется в связи с дачным сезоном и периодом массовых отпусков.

Рис. 1. Зависимость расхода теп ла на ГВС от температуры горячей воды (г. Петрозаводск)

Из п редставленн ого график а видно, что д ля немодернизированного здания характерны существенные перегревы горячей воды , которые

Перегрев горячей воды до модернизации объясня ю ется тем, что до модернизации в Петрозаводске эксплуатировалась открытая система теплоснабжения без регулятора температуры горячей воды, которая фактически соответствовала температуре воды в подающей линии тепловой сети. В результате перевода системы теплоснабжения на закрытую с установкой теплообменника ГВС и автоматического регулятора температуры , перегревы воды удалось полностью устран ить ены . Эти изменения позволили , что привело к существенному сни зить общий жению уровень потребления тепла на нужды ГВС , предотвратив заметное увеличение расхода тепла при повышенных температурах воды. Такой вывод можно сделать на основании П редставленный график а для немодернизированного здания , на котором хорошо видна отражает тенденци я ю увеличения изменения расхода тепла с ростом температуры горячей воды ГВС в широком диапазоне ее значений . Отметим, что такая тенденция температур горячей воды , и характер на ен не только для зданий г. Петрозаводск а. Из графика до модернизации заметно увеличение расхода тепла, при температурах воды, превышающих 65 ё 70 ° С .

Таким образом, на уровень потребления тепла в системе ГВС существенное влияние оказывает температура горячей воды. Следовательно, наибольший потенциал экономии тепла в системе ГВС возможен в городах, где наблюдаются регулярные перегревы горячей воды. В таблице 3 приведены усредненные за отопительный сезон данные по температуре горячей воды для разных городов.

Таблица 3. Средняя Т температура горячей воды за отопительный сезон

Город	Температура горячей воды, ° С
Череповец	66.3 (м.б. указть кол. зданий)
Оренбург	50.0
Петрозаводск	65.7
Рязань	50.2
Владимир	61.5
Волхов	66.0

Приведенные в таблице значения являются усредненными. По причине отсутствия регуляторов температуры в системах ГВС немодернизированных зданий, при средних за отопительный сезон температурах горячей воды около 60 ° С в отдельные дни наблюдается ее повышение до 100 ° С и выше. Из таблицы 5 видно, что перегревы горячей воды характерны для Череповца, Петрозаводска, Волхова и Владимира, что говорит о большом потенциале экономии в этих городах за счет поддержания температуры ГВС на нормативном уровне. Это подтверждается проведенными расчетами. В зданиях Петрозаводска и Череповца экономия тепла в системе ГВС достигает 16 ё 18% годового потребления до модернизации. Одной из составляющих этой экономии в Петрозаводске является снижение тепловыделений через трубопроводы горячей воды изолированные (где изолированы и где потери) в процессе модернизации (на 28-30% от уровня потерь тепловыделений до модернизации). Такого результата удалось достичь за счет изоляции труб ГВС в подвале здания и снижения температуры горячей воды .

Интересно, что для Оренбурга, где до модернизации наблюда ет лась ся пониженная средняя температура горячей воды, также получен существенный эффект. На рис. 2 представлен график зависимости потребления тепла в системе ГВС от температуры горячей воды, на котором хорошо видно общее снижение расхода тепла в результате мероприятий по модернизации системы теплоснабжения здания. Также , как и на рис. 1 , для наглядности построены эллипсы для предсказанного интервала.

Рис. 2. Зависимость расхода тепла на ГВС от температуры горячей воды (г. Оренбург)

До модернизации подача горячей воды в дома осуществлялась по тупиковой схеме . Р регулирование температуры горячей воды осуществлялось вручную на ЦТП на ЦТП, поэтому несмотря на то, что существенного превышения температуры воды не наблюдалось, диапазон ее изменения был достаточно широки м заметны скачкообразные изменения температур воды от 40 до 75 ° С , однако в среднем , существенного превышения температуры не наблюдалось . Подача горячей воды в дома осуществлялась по тупиковой схеме. При модернизации здание было переведено на двухтрубную схему теплоснабжения (а какая была???), с установкой в ИТП здания (???) теплообменника горячей воды, оснащенного автоматикой регулирования (с восстановлением линии рециркуляции). Кроме того, в здании была восстановлена рециркуляционная линия ГВС. На графиках рис. 3 изображен недельный профиль расхода и температуры воды в системе ГВС до и после модернизации. Хорошо заметно общее снижение уровня расхода тепла и стабилизация температуры горячей воды (может быть дать кривые тепла дополнительно было бы наглядней ) .

Рис. 3. Недельный профиль расхода тепла на ГВС (г. Оренбург, ул. Конституции 5/2)

На графике хорошо заметно общее снижение уровня расхода горячей воды и стабилизация ее температуры горячей воды . Этот эффект связан обусловлен Э кономия тепла в системе ГВС составила 25% годового потребления тепла, с одной стороны, что связано , в первую очередь, с восстановлением рециркуляции воды и и качественным регулированием , чт поддержанием температуры воды на постоянном уровне . Это позволило уменьшить слив жителями недостаточно теплой воды потребителями и привело к экономии не только тепла , но и воды , а с другой - с у становк ой на кухн ях е и в ванн ых ой душевых головок и кранов с малым расходом . Общая годовая экономия тепла в системе ГВС , полученная на здании, оценивается в разм е ре около 25% годового потребления , а воды на уровне (13 ё 14% (а не было каких нибудь водосберегающих мероприятий ??? ) ). .

Прямая экономия тепла в системе отопления

Прежде, чем перейти к количественной оценке прямой экономии тепла в системе отопления , интересно провести анализ качественных изменений в режиме работы системы отопления зданий. Огромное значение для величины , достигнутой прямой экономии играет качество местного регулирования отпуска тепла в здания, которое стало возможным после автоматизации индивидуальных тепловых пунктов ИТП зданий. Далее на рис. 4 - 6 представлены графики зависимости потребления тепла от температуры наружного воздуха, отражающие режим качество регулирования отопительной нагрузки на зданиях до и после модернизации. Для здания с хорошей регулировкой отопительной нагрузки должна соблюдаться линейная зависимость расхода тепла от температуры наружного воздуха.

До модернизации системы отопления зданий в Петрозаводске и других городах присоединялись к тепловой сети по зависимой схеме со струйным смешением (через элеватор).

Рис. 4 . Зависимость потребления тепла от температуры наружного воздуха (г. Петрозаводск)

Принимая во внимание небольшое количество наблюдений точек на концевых участках графиков (при очень низких и высоких температурах наружного воздуха), а, следовательно, возможную ненадежность найденной зависимости расхода тепла от температуры наружного воздуха (в данном случае полиномов 3-й степени) на этих участках, на графиках показаны границы 95%-ного доверительного интервала, внутри которого находится истинное значение рассматриваемой статистики , . д Д ругими словами, кривая зависимости, достоверно (с 95%-ной вероятностью) описывающая взаимосвязь расхода тепла и температуры наружного воздуха, должна находиться в показанных пределах.

До модернизации системы отопления зданий в Петрозаводске и других городах присоединялись к тепловой сети по зависимой схеме со струйным смешением (через гидро элеватор).

Большой разброс точек в период до модернизации (см. рис. 4) объясняется тем, что отопительная нагрузка, полностью определяемая режимом работы районной тепловой сети, плохо согласована с температурой наружного воздуха, и температура в квартирах здания изменяется в широких пределах. Для здания с хорошей регулировкой отопительной нагрузки должна соблюдаться линейная зависимость расхода тепла от температуры наружного воздуха. Характерные изломы при высоких и низких температурах обусловлены режимом работы районной тепловой сети в т.н. режиме "срезки" температурного графика, что, соответственно , приводит к перетопам (при Тнв > 5 ° С) и недотопам (при Тнв < –10 ё – -15 ° С). В результате процессе модернизации система отопления была переведена на независимую схему с установкой пластинчатого теплообменника отопления. На Из график а е для постмодернизационного периода вид ен о более выраженный линейный характер зависимости при меньшем разбросе точек, что свидетельствует о том, что новое контрольно-регулирующее оборудование регулирует нагрузку отопления гораздо лучше , о чем говорит более выраженный линейный характер зависимости при меньшем разбросе точек. (Почему бы сюда не добавить температуры в квартирах ??? и более того, показать что есть еще потенциал экономии за счет более правильной настройки контроллера??? ) .

В г. Череповец система отопления была также переведена с зависимой схемы на независимую. Из представленного на рис. 5 графика видно, что до модернизации в Череповце качество центрального регулирования отопительной нагрузки лучше, чем в Петрозаводске.

Рис. 5 . Зависимость потребления тепла от температуры наружного воздуха (г. Череповец)

Из представленного на рис. 5 графика видно, что до модернизации в Череповце качество центрального регулирования отопительной нагрузки было лучше, чем в Петрозаводске. После модернизации, т

Также как и в Петрозаводске , заметно налицо улучшение регулирования после модернизации. Тем не менее, для на обоих зданий графиках при высоких температурах наружного воздуха в период после модернизации заметно отклонение кривой от линейного закона, что говорит об оставшихся перетопах. В этой связи можно говорить о возможности д ополнительного альнейшем потенциале энергосбережения за счет , который можно реализовать путем проведения более точной настройки домового контроллера отопления.

На рис. 6 представлена зависимость потребления тепла в системе отопления от температуры наружного воздуха для здания в Оренбурге по ул. Конституции 5/2. При модернизации на здании по ул. Конституции 5/2 схема присоединения системы отопления здания к тепловой сети переведена на зависимую с насосным смешением. Из графика видно, что при температурах ниже - 10 ё -15 ° С заметно некоторое отклонение тренда относительно линейной зависимости, которое вызвано, по всей видимости, недопоставкой тепла из сети.

Рис. 6. Зависимость потребления тепла от температуры наружного воздуха (г. Оренбург)

Из графика видно, что при температурах ниже -5 ° С заметно некоторое отклонение тренда относительно линейной зависимости, которое вызвано, по всей видимости, недопоставкой тепла из сети.

В целом , можно отметить, что за исключением г. Оренбург а, где экономия тепла ярко выражена во всем диапазоне , при любых температур ах наружного окружающего воздуха, расход тепла в системах отопления модернизированных зданий увеличивается по отношению к состоянию " до модерниз ации" с , при понижен ием ных температур ы ах наружного воздуха, и у м еньшается с снижается при ее повышением высоких. Отметим, что перерасход тепла в системе отопления при низких температурах связан в первую очередь не с тем, что здание забирает больше тепла из сети, а с тем, что в систему отопления на уровне ИТП перераспределяется тепло, сэкономленное в системе ГВС (а может просто надо перенастроить контроллер отопления ???, разве системы жестко связаны???). Кстати, экономия тепла в системе ГВС , достигнутая на модернизированном здании , возрастает с понижением наружных температур воздуха, что вызвано повышением температуры сетевой воды . В таких условиях на немодернизированном здании, не оборудованном автоматикой регулирования, температура горячей воды практически равна температур е сетевой воды и достигает 80 ё 100 ° С , что , как уже было отмечено ранее , приводит к перерасходу тепла и, соответственно, горячей ( в системе ГВС до модернизации).

Общим для всех обследуемых зданий является заметное Также, очевидны изменения в лучшую сторону улучшение качества регулирования, что стабилизирует внутреннюю температуру в помещениях (где это видно???) на заданном уровне и, следовательно, приводит к повышению комфортности.

Эффект от улучшения комфортности

Одним из наиболее важных параметров, отражающих уровень комфорта в помещениях, является температура внутреннего воздуха. На рис. 7 ё 9 представлены графики изменения среднесуточной температуры воздуха в квартирах в зависимости от температуры наружного воздуха. Разбиение на разные периоды отопительного сезона приводится не только для наглядности представления результатов, но и для иллюстрация влияния солнечной радиации, которое более заметно в переходные периоды. Из графиков видно, что при одних и тех же температурах наружного воздуха температура воздуха в квартирах в переходный период несколько выше, чем в середине отопительного сезона ( это конечно возможно, но может и быть температура подающей выше , или точнее надо посмотреть количество отданного тепла ???).

Для наглядности на графики нанесены границы комфортности, выход за пределы котор ых ой трактуется как « "перетоп " » или " «недотоп » ". Используемые в этом смысле понятия “ «перетоп ” », “ «недотоп ” » и “ «норма ” » достаточно условны. В качестве нижнего порога комфортности принято нормативное (допустимое) значение температуры внутреннего воздуха в соответствии с ГОСТ 30494-96 "Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях". Для Оренбурга и Череповца эта величина составляет 20 ° С, для остальных городов - 18 ° С. Верхняя граница комфортности принимается равной 23 ° С , и определена в результате статистической обработки собранных данных на нескольких зданиях. Методика поиска точек границ комфортности основана на выявлении температур воздуха в помещениях, при которых становится заметным воздействие посторонних факторов, не имеющих отношения к работе системы отопления ( например, использование дополнительных нагревательных приборов или, наоборот, , интенсивное проветривание помещений).

Как и ранее для рис. 1 и 2 , на графиках рис. 6 - 8 показаны эллипсы для предсказанного интервала (вероятность попадания наблюдений в область эллипса составляет 95%).

В результате модернизации на здании в Петрозаводск е удалось полностью устранить недотопы и несколько снизить уровень перетопов. Однако в подтверждение выводов, сделанных ранее, нужно отметить оставшиеся перетопы в переходный период, когда температура в квартирах достигала 24 ё 25 ° С.

В Череповце в здании по Олимпийской 41 в середине отопительного сезона температура в квартирах модернизированного здания практически всегда находи лась в диапазоне комфортности. Однако, так же как и для Петрозаводска , в переходный период наблюдается повышение температуры воздуха в помещениях до 24 ё 26 ° С.

Рис. 6. Зависимость изменения внутренней температуры от наружной (г. Петрозаводск)

В результате модернизации на здании в г. Петрозаводск удалось полностью устранить недотопы и несколько снизить уровень перетопов. Однако в подтверждение выводов, сделанных ранее , заметны оставшиеся перетопы в переходный период, когда температура в квартирах достигала 24 ё 25 ° С . .

Рис. 7. Зависимость изменения внутренней температуры от наружной (г. Череповец)

В здании по Олимпийской 41 в середине отопительного сезона температура в квартирах модернизированного здания практически всегда находится в диапазоне комфортности. Однако, так же как и для Петрозаводска в переходный период наблюдается повышение температуры воздуха в помещениях до 24 ё 26 ° С.

Рис. 8. Зависимость изменения внутренней температуры от наружной (г. Оренбург)

Для рассматриваемого здания в г. Оренбург е до модернизации характерны достаточно высокие температуры внутреннего воздуха, превышающие 23 ° С как в середине отопительного периода, так и в переходные периоды. В результате модернизации удалось практически полностью устранить перетопы в переходный период. Однако обращает на себя внимание наличие несколько завышенных температур в квартирах в середине сезона, что, по-видимому, обусловлено тем, что настройка контроллера производилась с учетом пожеланий жильцов, привыкших к температурам в квартирах в диапазоне 22 ё 23 ° С.

Данные о температуре внутреннего воздуха, усредненные для нескольких зданий в каждом городе представлены в таблице 4.

Таблица 4. Среднемесячная температура в квартирах обследуемых зданий

Город	Октябрь		Январь, ° С		Апрель, ° С
Город	*Тнв, ° С**	Ткв, ° С**	*Тнв, ° С**	Ткв, ° С**	*Тнв, ° С**	Ткв, ° С**
Череповец	6.4	24.4	-8.1	22.2	8.0	25.2
Оренбург	4.4	22.2	-7.6	22.9	6.5	24.4
Петрозаводск	3.7	21.5	-7.2	19.6	6.1	22.2
Рязань	3.3	19.8	-7.2	17.5	7.8	20.7
Владимир	6.7	23.4	-7.9	19.9	10.2	26.0
Волхов	3.4	19.2	-5.4	19.7	8.1	22.2

* - температура наружного воздуха

** - температура в квартирах

Из таблицы видно, что в переходные периоды температуры в квартирах , превышают нормативную на 2 ° С и выше. Это характерно практически для каждого из городов Проекта.

Подводя итоги по изменению комфортности в трех обследованных зданиях , можно отметить следующие основные моменты:

· Снижен уровень перетопов в переходный период (на 1 ё 2.5 ° С);

· Практически полностью устранены недотопы. При температурах наружного воздуха ниже -10 ° С температура в квартирах увеличилась в среднем на 1.5 ё 2 ° С;

· Улучшилось распределение температур в квартирах, расположенных в разных частях здания (чем это подтверждено, ничего выше об этом не говорилось), что стало возможным в результате реализации комплексных мероприятий в системах отопления (промывка стояков, балансировка и т.п.). До модернизации разброс температуры воздуха в разных квартирах здания достигал 7 ° С и больше, а температура в квартирах с угловыми комнатами, расположенными на крайних этажах, находилась порой на недопустимо низком уровне (11 ё -14 ° С). После модернизации разница между температурами в различных квартирах в течение отопительного сезона не превышала 2 ё -4 ° С, причем в самых неблагополучных квартирах проблемных ранее квартирах даже в самые холодные месяцы температура воздуха соответствовала нормативным требованиям.

Количественная оценка экономии тепла в системе отопления

Несколько слов о подходах, которые применялись и применяются ФРП и Консультант ами ом ТАГ-2 для проведения расчета физической экономии тепла с учетом изменения температур наружного воздуха и уровня комфортности.

Метод расчета

Экономия тепла, скорректированная на погоду и режим работы с истемы отопления ети и погоду

На первом этапе определяется прямая экономия тепла - как разность между реальным (измеренным) потреблением тепла после модернизации и рассчитанным значением потребления тепла, характерным для старой системы. Расчет осуществляется для на базе погодных условий и условий работы районной тепловой сети после модернизации (базовы х услови й ). Рассчитанное значение потребления тепла для немодернизированного здания определяется в соответствии с найденной зависимостью потребления тепла, которая получена на основании измерений в системе теплоснабжения, проведенных на здании до модернизации. При таком подходе, сложнее всего определить факторы, наиболее точно характеризующие как режим работы системы отопления, так и количество тепла, отпущенного в систему отопления здания до модернизации. В результате проведенного сравнительного анализа нескольких вариантов можно выделить способ расчета с использованием зависимости расхода тепла от температуры воды в подающей линии сети, при котором учитываются не только одинаковые погодные условия, но и, что даже более важно, одинаковый режим работы районной тепловой сети. Отметим, что эт а зависимость от метод может быть получена применен только для немодернизированных зданий, т.е. там, где полностью отсутствует регулирующее оборудование в системе теплоснабжения, и изменение расхода теплоносителя в системе отопления здания незначительно. Тесты на достоверность метода, П проведенные для трех рассматриваемых зданий, тесты на достоверность метода показали, что погрешность определения количества отпущенного тепла в систему отопления даже за период в 2-3 месяца не превышает 2% (по скольким зданиям ???). Для Применение этого метода в открытых с истем теплоснабжения, хема х, где существуют изменения расхода воды в системе отопления , также дало достоверные результаты. Тем не менее, уже сейчас разработан специальный подход для открытых систем, также ориентированный на температуру сетевой воды. Достигнутая точность позволяет корректно рассчитать суммарную экономию , и облегчает определение составляющих этой экономии по отдельным мероприятиям.

Подробное описание различных методов расчета экономии тепла в системе отопления выходит за рамки настоящей статьи , . О отметим только, что материалы работы по разработке различных подходов представлены в технических отчетах , выпу скаемых Консультантом ТАГ-2.

Представленные далее данные по прямой экономии тепла на отопление результаты были получены с при использовани ем и зависимости расхода тепла на отопление (на что???) от температуры сетевой воды . , и отражают прямую экономию тепла в системе отопления за базовый период наблюдения ( после модернизации ) .

Оценка уровня изменения комфортности температуры в квартирах

Как уже отмечалось ранее, найденные значения прямой экономии, приведенной к одинаковым погодным условиям и условиям работы тепловой сети, нельзя рассматривать отдельно от эффекта, связанного с изменением температуры в квартирах улучшением комфортности проживания. Поэтому , на втором втором этапе расчета определяется дополнительное количество тепла, необходимое для старой системы отопления, чтобы довести температуру в квартирах уровень комфорта в квартирах до уровня, обеспеченного новой системой (при базовых (что это такое ???, об этом нигде не говорилось) погодных условиях). Расчеты основаны на результатах данных измерени й й температур воздуха в квартирах до и после модернизации. Для всех температур наружного воздуха с шагом в 1 ° С определялись средние температуры внутреннего воздуха, которые обеспечивались старой и новой системами отопления. Разность градусо -суток базового отопительного периода после и до модернизации (???) фактически отражает повышение уровня комфортности в обследуемых зданиях. Эти расчеты целесообразно проводить только для в зоне комфортных температур внутреннего воздуха , не превышающих верхнюю границу комфортности (20 ё (23 ° С ) ).

Оценка нереализованного потенциала экономии

Поскольку базовыми условиями выбраны реальные условия , в которых работает новая система отопления здания, то очевидно , что в этих условиях заложены характерные для нее достоинства и недостатки, например наличие оставшихся перетопов. При данном подходе имеет смысл дополнительно рассчитывать значение нереализованного потенциала экономии, который определяется на третьем этапе оценки экономии.

Оценка среднестатистической годовой экономии тепла

Существует еще четвертый этап На заключительном этапе метода, на котором полученные результаты проецируются на среднестатистический год (а про 3-ий этап еще практически ничего не говорилось). Этот этап необходим для определения величины поскольку, в конечном счете, должна быть найдена экономи и тепла я, которую можно было бы использовать при расчете потока денежных средств на протяжении всего срока жизни П проекта, т.е. при среднестатистических погодных условиях. Использование для таких расчетов данных по экономии тепла, полученных для конкретного года , не совсем верно. Например, если базовый отопительный сезон, относительно которого рассчитывается экономия, был существенно теплее среднестатистического, то полученная годовая экономия будет несколько завышенной, поскольку она зависит от соотношения количества относительно теплых дней в отопительном сезоне, где экономия существенна, и холодных, где она минимальна. Для решения этой проблемы разработан подход, при котором годовая экономия тепла при среднестатистических погодных условиях (экономия по сравнению с чем ??? ничего не понятно) определяется с использованием уравнения зависимости величины экономии тепловой энергии от температуры наружного воздуха , найденного за базовый период. На рис. 9 можно увидеть динамику изменения экономии тепла в системе отопления в зависимости от температуры наружного воздуха.

Рис. 9 Экономия тепла в системе отопления

Так как погодные условия рассматриваемого базового периода в целом соответствовали среднестатистическим, а также по той причине, что подробное представление метода в полном объеме не укладывается в рамки статьи , расчет среднестатистической экономии для рассматриваемых зданий не приводится.

Результаты

Результаты расчетов экономии тепла в рассматриваемых зданиях представлены в таблице 5.

Результаты

Результаты расчетов экономии тепла в рассматриваемых зданиях представлены в таблице 5.

Таблица 5. Экономия тепла

Адрес	Экономия тепла, скорректированная на режим работы сети и погоду			Улучшение комфорт-ности**	Нереализованный потенциал экономии в системе отопления**
Адрес	ГВС*	Отопление**	Общее***	Улучшение комфорт-ности**	Нереализованный потенциал экономии в системе отопления**
Олимпийская, 41 (Череповец)	16.9%	-12.0%	3.6%	1.9%	9.8%
Питкярантская, 30 (Петрозаводск)	17.3%	-5.3%	7.3%	0.3%	9.0%
Конституции, 5/2 (Оренбург)	25.0%	23.3%	24.0%	1.3%	11.0%

*      -      в процентах годового потребления тепла на ГВС до модернизации

**    -      в процентах годового потребления тепла на отопление до модернизации

*** -      в процентах годового потребления тепла на ГВС и отопление до модернизации

Экономия тепла, скорректированная на режим работы сети и погоду

В Череповце на здании по ул. Олимпийская 41 после модернизации наблюдается перерасход тепла в системе отопления в размере 12% по отношению к реальной нагрузке отопления для немодернизированной системы, приведенной к одинаковым погодным условиям. С учетом экономии , достигнутой в системе ГВС (16.9%) , суммарная годовая экономия тепла составила 3.6%.

На здании Питкярантская 30 в г. Петрозаводск е также отмечено увеличение потребления тепла в системе отопления (5.3%) при существенном сокращении потребления тепла в системе ГВС (17.3%), что в сумме позволило сэкономить 7.3% тепловой энергии.

Экономия в системе отопления здания по ул. Конституции 5/2 в г. Оренбург е составила 23%. Подобный эффект объясняется тем, что до модернизации здание постоянно перетапливалось, причем не только в переходные периоды, но и в середине отопительного сезона. Устранить перетопы и обеспечить существенную экономию тепловой энергии позволила корректная настройка контроллера, при которой температур ы а в квартирах поддержива е ются на уровне 22 ё 23 ° С даже в переходный период (см. рис. 8).

Параллельно с оценкой достигнутой прямой экономии интересно проследить , как изменилось соотношение реальных нагрузок и расчетных нагрузок в системах ГВС и отопления в результате модернизации. В таблице 6 приведены данные по соотношению фактического и расчетных значений потребления для трех рассматриваемых зданий в период до и после модернизации.

Blog

Физическая экономия энергоресурсов и воды на модернизированных жилых зданиях

Содержание