Главная > Статьи > И.Савин.
Анализ теплопотребления квартиры

И.Савин.
Анализ теплопотребления квартиры

Игорь Савин,
доктор технических наук, заведующий кафедрой энергообеспечения предприятий и энергосбережения ПетрГУ

 


В жилых домах существует значительный потенциал экономии теплоэнергии. Какие мероприятия следует провести в квартире, чтобы уменьшить теплопотери и повысить температуру воздуха в помещении?


 

В жилищно-коммунальном хозяйстве и бюджетной сфере одной из основных составляющих оплаты за энерго- и водопотребление является отопление (Савин И.К. Опыт энергосбережения Петрозаводского государственного университета // Коммунальный комплекс России. 2008. № 10. С. 12–14). В этой связи рассмотрим более детально теплоснабжение квартиры – основной структуры ЖКХ. Главные результаты и выводы представлены в публикации (Савин И.К. Энергоаудит квартиры // Энергосбережение. 2011. Специальный выпуск. С. 20–23).

Осуществим анализ энергопотребления на примере квартиры жилого дома, расположенного в микрорайоне Древлянка в Петрозаводске (Республики Карелия). Дом сдан в эксплуатацию в 2004 г. и построен в соответствии с новыми требованиями к теплоизоляции ограждающих конструкций: трехслойное остекление; термическое сопротивление стен – 3,4 м2•К/Вт (что в 2,5–3 раза снижает теплопотери). Для сравнения: требуемые значения коэффициента сопротивления теплопередаче для стен типовых зданий в Финляндии составляют 5,88 м2•К/Вт; минимальные – 1,66 м2•К/Вт (Сеппонен О. Требования к энергоэффективности зданий в странах ЕС // Энергосбережение. 2010. № 7. С. 42–50).

Основные технические характеристики: общая площадь отапливаемых помещений – 67,2 м2; высота помещения – 3 м; лоджия застеклена; окно и балконная дверь выходят на лоджию и два окна на стеновую панель (наружный воздух); жилые комнаты и часть коридора над подъездом (улицей); половина стен коридора и две стены кухни выходят на лестничную клетку. В квартире установлен теплосчетчик. В квартире зарегистрировано и проживают три человека. Система теплоснабжения: независимая, двухтрубная с нижней разводкой, поквартирная. Тепловой узел имеет систему автоматического регулирования подачи теплоты на дом в зависимости от температуры наружного воздуха.

Для большинства квартир уменьшить стоимость оплаты за теплопотребление посредством энергосбережения практически невозможно, однако можно повысить температуру воздуха в помещении, что также немаловажно. Как показывает статистика, реальное теплопотребление дома на 30–40% меньше, чем выставляет к оплате теплоснабжающая организация, что связано с начислением сверх нормативных потерь по теплотрассе.
Поэтому необходимо установить общедомовой теплосчетчик. В рассматриваемой квартире на радиаторах установлены терморегуляторы, которые позволяют снижать теплопотребление, в основном в весенне-осенний отопительный период, не допуская перегрева воздуха в помещении и избегая открытия форточек. Необходимо правильно выбрать радиаторы: так, чтобы 60-70 % теплоты в помещение отдавалось конвекцией (непосредственным нагревом воздуха) и 40–30 % – излучением.

Первоначально в квартире были установлены радиаторы, которые 60–70% теплоты отдавали излучением. При морозах в 30°С до них нельзя было дотронуться (температура поверхности 60–70°С), а температура в помещении не превышала 17°С (при норме 20–22°С). После замены радиаторов, отдающих 60–70% теплоты конвекцией, температура воздуха в помещении, независимо от температуры наружного воздуха, оставалась в пределах нормы. При этом мощность системы отопления практически не изменилась (рис. 1) до реконструкции (кривая 1) и после (кривая 2).

Наличие системы автоматического регулирования подачи теплоты на дом позволяет оперативно изменять мощность отопительной системы в квартире в зависимости от температуры наружного воздуха (рис. 2а). Так при изменении температуры от 0 до минус 30°С мощность отопительной системы возрастает в два раза. Видно, что на любое изменение температуры (Т) наружного воздуха, система автоматики сразу же регулирует подводимую мощность (Q) к отопительной системе. При этом автоматика хорошо работает при резком уменьшении температуры воздуха, соответственно увеличивая мощность и не допуская охлаждения воздуха в квартире. Иная ситуация при резком увеличении температуры наружного воздуха, система незамедлительно уменьшает мощность. Однако из-за тепловой инерции стен, температура воздуха в квартире на 2–3 дня снижается. Эту ситуацию можно легко исправить, регулируя систему автоматики.

Изменение мощности отопительной системы связано как с изменением температуры теплоносителя в подающем (Тп) и обратном (То) трубопроводах (а соответственно разности температур на входе и выходе квартиры), так и с увеличением его расхода (Gп) (рис. 2б). Таким образом, имеет место смешанное (качественно-количественное) регулирование теплопотребления.

Как утеплить квартиру?
Что можно сделать в типичной квартире? В отсутствии поквартирной разводки установить теплосчетчик в квартире практически невозможно и экономически нецелесообразно. Поэтому рассмотрим пути повышения температуры воздуха в помещении.
Достижение поставленной цели осуществляется по двум направлениям: снижение теплопотерь и улучшение работы отопительной системы. Рассматриваемые мероприятия, конечно, скажутся на теплопотреблении любой квартиры, в том числе и с теплосчетчиком. И если большинство жильцов осуществят мероприятия по теплосбережению, то это также скажется на показаниях домового теплосчетчика.

Обратим внимание, что стоимость единицы энергии, полученной от электронагревательных приборов, от 40 % до 2 раз больше, чем полученной от централизованной системы теплоснабжения (рис. 3а). При этом тариф на электроэнергию с электроплитой (кривая 1) меньше тарифа с газовой плитой (кривая 2), в то время как тариф за Гкал централизованного теплоснабжения в обоих случаях одинаков. На рис. 3а видно, что наибольшее различие тарифов было в 2004 г., что связано с различием темпа изменения тарифа на единицу энергии (Гкал) на отопление (Тт) и электроэнергию в квартире с газовой плитой (Тэг) и электроплитой (Тээ) рис. 3б. За последние 5 лет среднегодовой рост тарифов на энергоносители составил около 20 %. Приведенные результаты показывают, что использование электрообогрева для создания комфортных условий не желательно.

Нужно сделать все, чтобы теплоты, полученной от радиаторов, было достаточно. Анализ расчетов теплопотерь через ограждающие конструкции показывает, что основные теплопотери происходят через окна, стены и вентиляцию. В квартирах первого этажа добавляются потери через пол, а на последнем этаже – через чердачное перекрытие. Для достижения максимального эффекта снижения теплопотерь в отапливаемых помещениях целесообразно уменьшать наибольшие. В первую очередь необходимо застеклить лоджию или балкон. В этом случае снизятся потери как через окна и балконные двери, так и через стены, выходящие на лоджию. Далее надо установить с внутренней стороны третье стекло (трехслойное остекление) или поставить стеклопакеты. Следует также проверить герметичность соединения между оконным блоком и стеной. Если оконная рама деревянная, то необходимо проложить поролон в местах ее соединения с оконной коробкой.

Стены утеплять изнутри нельзя, так как через некоторое время там может образоваться плесень. Это возможно делать только с наружной стороны. Необходимо уплотнить входную дверь (во избежание сквозняков), а лучше установить вторую, например, металлическую. Как правило, в квартирах работает естественная вентиляция. Поэтому, на вентиляционные решетки (на кухне и в санузле), имеет смысл установить регулируемые заслонки. Когда происходят большие выделения (пара и др.) их открывают. В иное время их прикрывают, снижая утечки теплого воздуха.
Система отопления должна быть отрегулирована обслуживающей организацией. В квартире радиаторы нельзя закрывать декоративными решетками или загораживать тюлем и занавесками, так как это снижает их эффективность работы – они меньше отдают теплоты в помещение. Наиболее рационально, когда тюль и занавески закрывают окно, а их длина доходит до подоконника.

Изменение режима работы радиатора (температуры его поверхности) наглядно демонстрируется на термограммах (рис. 4), сделанных тепловизором.
При съемке положение тепловизора не менялось. Первоначально производилась запись полей температур открытого радиатора (рис. 4а), затем он закрывался тюлем (рис. 4б) и, наконец, шторой (рис. 4в). Запись осуществлялась после достижения стационарного режима. Термограммы показывают распределение температуры поверхности. В частности, на рис. 4б представлены температуры внешней (обращенной в комнату, к тепловизору) стороны ткани шторы. Для сравнения средней температуры поверхности нагревательного прибора в зависимости от условий его работы был выделен прямоугольник, положение которого не менялось для всех трех случаев. Усреднение производилось по 23600 точкам. В результате оказалось, что средняя температура в первом случае равна 36,25°С, во втором – 34,44°С и в третьем – 28,01°С. Таким образом, режим работы радиатора существенно изменился, снижая эффективность отдачи им теплоты в помещение. Для примера показана термограмма неудовлетворительно работающего радиатора (рис. 4г). Из 10 секций фактически работают только 3. Причины могут быть разные, но целесообразно его заменить или как следует промыть.

Результаты проделанной работы в квартире представлены на рис. 5. По нормам Петрозаводска за отопительный период теплопотребление составляет 14,5 Гкал; оплата по площади помещений (2) – 6 Гкал, а по квартирному счетчику (1) – примерно 5 Гкал. Как видно, установка квартирного счетчика в рассматриваемой квартире большого эффекта не дает, так как система автоматики в тепловом узле хорошо регулирует теплопотребление в зависимости от температуры наружного воздуха. Снижение теплопотребления в основном происходит в осенне-весенний период за счет использования терморегуляторов на радиаторах. Однако если установить счетчик в квартире расположенной в середине дома, то эффект будет больше. Следует отметить, что новый дом приходит к  становившемуся теплопотреблению примерно через 2 года, когда все строительные материалы в ограждающих конструкциях высохнут.
Проведенные мероприятия позволят повысить температуру воздуха в помещении на несколько градусов и уменьшить теплопотребление как в квартире, так и в доме в целом.

Оставить комментарий