Сайт научно-технического журнала «Инженерные системы. АВОК Северо-Запад»

Как добиться повышения энергоэффективности зданий при проектировании и соответствия фактического теплопотребления проектным показателям

В. И. Ливчак, член президиума НП «АВОК»

В предыдущем номере журнала была опубликована статья «Отопление и вентиляция зданий — цена, качество, энергоэффективность, экология», рассматривавшая, как соблюдаются перечисленные требования на примере проекта многоквартирного 6-этажного дома премиум-класса по адресу: Москва, Всеволожский пер., вл. 5, основные положения которого изложены в журнале «АВОК» № 3 и 4 за этот год [1 и 2], где были проанализированы исходные данные расчета составляющих теплового баланса жилого дома для определения расчетных теплопотерь и энергетической эффективности проекта здания. Показано, что заложенный в проекте воздухообмен в квартирах превышает нормируемые по СП 60.13330 значения, а расчетные теплопотери, по которым подбираются отопительные приборы, также завышены, что создает запас мощности в запроектированной системе отопления, который при проектных параметрах теплоносителя в системе отопления приведет к перегреву отапливаемых помещений.

Анализ раздела проекта, устанавливающий энергоэффективность рассматриваемого дома, выполненный по методике, изложенной в разделе 10 СП 50.13330, как и ожидалось, показал запредельное снижение удельной теплозащитной характеристики здания по сравнению с базовым значением, при этом проектная энергоэффективность здания оказалась более чем в 1,5 раза выше базовой. Наши расчеты, выполненные по стандарту СТО НОП 2.01-2014 [3], в основу которого положен СНиП 23.02.2003, показали, что удельный годовой расход тепловой энергии на отопление и вентиляцию дома, по которому оценивается энергетическая эффективность дома, определенный при нормативном воздухообмене в квартирах, соответствует только нормальному классу энергоэффективности вместо высочайшего по проектной документации. А при завышенном в проекте воздухообмене удельная величина этого расхода будет превышать базовый на 68% и проект дома будет соответствовать тогда наинизшему классу энергетической эффективности.

В настоящей статье рассмотрены требования к автоматическому регулированию подачи и потреблению теплоты на отопление жилых зданий, обеспечивающие соответствие фактического теплопотребления проектным показателям при соблюдении нормируемых санитарно-гигиенических условий и комфортного микроклимата, а также показаны причины, почему не выполняются решения Правительства России о повышении энергоэффективности многоквартирных домов, и предлагаются решения по устранению этого негативного явления.

Требования к автоматическому регулированию подачи и потреблению теплоты

Возвращаясь к проекту жилого дома премиум-класса по Всеволожскому пер., вл. 5, следует напомнить, что, несмотря на то, что при подборе отопительных приборов учтен расход тепловой энергии для нагрева наружного воздуха в объеме, более чем в 2 раза превышающем нормативный для вентиляции квартир, проектом предусмотрена дополнительно подача индивидуально в каждую квартиру нагретого воздуха в объеме «не менее однократного воздухообмена квартиры» (почти в 3 раза превышающем нормативный воздухообмен). Но если из соображений энергоэффективности и экологичности с перегревом из-за превышения воздухообмена при подборе площади нагрева отопительных приборов можно бороться путем пересчета расчетных параметров теплоносителя, циркулирующего в системе отопления, и настройкой контроллера регулятора подачи теплоты на поддержание температурного графика в зависимости от изменения наружной температуры и с учетом теплового баланса здания и выявленного запаса тепловой мощности системы отопления (именно с учетом всех этих обстоятельств определено годовое теплопотребление на отопление рассматриваемого дома, соответствующее базовому значению и нормальному классу энергоэффективности), то дополнительная подача нагретого воздуха индивидуальной системой механической приточной вентиляцией будет излишней и резко понизит класс энергетической эффективности здания до неприемлемого.

С учетом того, что часть жителей может не пользоваться индивидуальной приточной установкой, а как показывает практика, такое весьма часто встречается, нельзя при настройке контроллера, единого на всю систему отопления дома, исключить из теплового баланса составляющую нагрева наружного воздуха, поскольку в квартирах, где отключена механическая приточная вентиляция, будет холодно. Поэтому в этих условиях возрастает роль индивидуальных терморегуляторов (термостатов) на отопительных приборах — только они могут снять перегрев, связанный с подачей в квартиры дополнительного объема нагретого приточного воздуха механическими системами вентиляции, при наличии возможности нагрева его в нормативном объеме отопительными приборами.

К сожалению, пока практика показывает неэффективность термостатов. Так, в процессе наших исследований в жилом доме 59 по ул. Обручева в Москве [4], где система отопления была оборудована термостатами на отопительных приборах и центральной установкой автоматического регулирования (АУУ), которая до 20.12 находилась в рабочем режиме, но с 20.12 по 19.01 автоматика АУУ была отключена (это четко видно по резкому увеличению расхода теплоносителя на отопление до максимума с 2,4 до 4,5 т/ч, почти в 2 раза), расход теплоты, потребляемый системой отопления, также вырос на 40–50% по сравнению с требуемым — термостаты не смогли снять этот перегрев. И только когда вновь была включена автоматика на АУУ, теплопотребление восстановилось до проектного. Почему же термостаты не стали закрываться при таком колоссальном перегреве?

Это произошло потому, что терморегуляторы были оборудованы термостатическими головками с максимальным пределом температурной настройки в 26 °С. А это означает, что при полном открытии термостата (а менталитет российского жителя оказался таков, что он не будет искать промежуточных положений, тем более что терморегуляторы не оцифрованы по градусам температуры) их клапан не будет автоматически закрываться, пока температура воздуха в помещении не превысит 26 °С. Естественно, даже самые теплолюбивые жильцы воспринимают такую температуру как избыточную и раскрывают окна, сбрасывая теплоту на улицу.

В отношении завышения сверх нормативного воздухообмена в здании при проектировании систем отопления и поразительной энергоэффективности таких зданий при расчете по СП 50.13330.2012 можно проследить также на примере результатов альтернативных расчетов энергетической эффективности 5-этажного 6-секционного жилого дома на 90 квартир, построенного в г. Волгограде и подвергшегося капремонту. В проекте указано, что заложенный в расчеты воздухообмен составлял до реновации 1,02 ч^-1, а после реновации — 0,81 ч^-1, то есть превышает нормируемый, соответственно, в 2,8 и 2,2 раза. Тем не менее при оценке энергоэффективности дома по удельной характеристике расхода тепловой энергии на отопление и вентиляцию здания по СП 50 после реновации она составила 0,308 Вт/(м³·°С) при базовом нормируемом значении 0,359 Вт/(м³·°С). Отклонение этих значений составило (0,308 – 0,359)·100/0,359 = -14,2%, что соответствует нормальному классу энергоэффективности, хотя из-за завышения отапливаемого объема дома авторы проекта считали, что он соответствует высокому классу энергоэффективности.

Наши расчеты в [5], выполненные по стандарту СТО НОП 2.01-2014 [3], показали, что после реновации при сохранении завышенного воздухообмена, как было заложено в проекте, удельный годовой расход тепловой энергии на отопление и вентиляцию составит 144 кВт·ч/м² при нормативном значении для 5-этажного дома в г. Волгограде 97 кВт·ч/м². Отклонение значения проектного удельного годового расхода энергетических ресурсов от базового уровня составит: (144 – 97)·100/97 = 49%, что соответствует классу энергоэффективности F низкий (ничего другого, при более чем двукратном превышении заложенного воздухообмена по сравнению с нормируемым, не могло и быть). Требуемое значение удельного годового расхода энергетических ресурсов при соблюдении нормативных показателей, в том числе и по воздухообмену, составило также 97 кВт·ч/м². Тогда отклонение его от базового уровня будет 97 – 97 = 0%, что соответствует классу энергоэффективности D нормальный. Но достигнуть таких показателей возможно только правильной настройкой графика, закладываемого для поддержания в контроллер регулятора подачи теплоты в систему отопления, отличающегося от принятого в проекте.

Почему не выполняются решения Правительства России о повышении энергоэффективности многоквартирных домов, и как добиться соответствия проектному значению удельного годового расхода тепловой энергии на отопление и вентиляцию.

В действительности, как уже было указано в предыдущей статье (ИС № 3-2019), в нашей стране уже было сорвано требование Постановления Правительства РФ от 25.01.2011 г.  № 18 о повышении энергетической эффективности вновь создаваемых зданий на 15% с 2011года, затем требование последующего Постановления Правительства РФ от 20.05.2017 г. № 603 о повышении энергетической эффективности вновь создаваемых зданий на 20% с 1 января 2018 года было перенесено Приказом Минстроя России от 17.11.2017 г. № 1550 на дату с 1 июля 2018 года. Заканчивается уже 2019 год, а оно так и продолжает не выполняться, несмотря на переданные НП «АВОК» от 11.06 и 23.07.2019 г. в Минстрой и Минэкономразвития России и оказавшиеся невостребованными предложения по изменению действующих нормативных правовых актов Правительства Российской Федерации и федеральных органов исполнительной власти, позволяющие при минимальных затратах устранить все препятствия на пути реализации повышения энергетической эффективности строящихся и эксплуатируемых зданий. Причина сегодняшнего отставания в том, что:

Во-первых, на федеральном уровне отсутствует методика определения удельного годового расхода тепловой энергии на отопление и вентиляцию жилых и общественных зданий — показателя, характеризующего выполнение требований энергоэффективности этих зданий, согласно п. 7 Правил, утвержденных ППРФ № 18. Вернее, она была сформулирована в СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий», где этот расход относился к единице площади квартир и полезной площади отапливаемых нежилых помещений МКД (или к их отапливаемому объему) и градусо-суткам отопительного периода, ГСОП (формулировка п. 2 обязательного Приложения Б к СНиП). Но сразу после выхода ППРФ № 18 этот СНиП новым авторским коллективом был актуализирован в СП 50.13330.2012 с тем же названием, где в нарушение этого постановления удельный годовой расход тепловой энергии на отопление и вентиляцию МКД для отдельных регионов со своими конкретными ГСОП в размерности кВт·ч/м² был заменен на удельную характеристику расхода тепловой энергии на отопление и вентиляцию в размерности Вт/(м³·°С) [6]. При этом эта «характеристика расхода» относится уже не к площади квартир, а к отапливаемому объему всего здания или к сумме площадей этажей здания, измеряемых от внутренней поверхности наружных стен, что как минимум на 35% больше площади квартир на этих этажах, потому что отапливаемый объем здания помимо квартир включает лестнично-лифтовые узлы, внутренние перегородки и перекрытия.

Поскольку показатели нормируемой (базовой) удельной характеристики расхода тепловой энергии на отопление и вентиляцию, отнесенные к отапливаемому объему здания (табл. 14 СП 50), приняты из табл. 9 СНиП 23-02-2003, хотя в последней они относились к объему квартир, то, сравнивая рассчитанную в проекте удельную характеристику расхода с большим значением базового показателя (потому что удельная величина последнего относилась к объему квартир, а не отапливаемому объему здания), получаем на бумаге экономию, а реальное энергопотребление здания остается тем же, жители по-прежнему будут потреблять на отопление то же количество тепловой энергии, и реальной экономии государство не получит, что и подтверждается приведенными выше примерами расчета реальных домов в Москве и Волгограде.

Таким образом, расчет энергетической эффективности проектируемых МКД, после замены СНиП 23-02-2003 по Постановлению Правительства РФ от 26.12. 2014 г. № 1521 его актуализацией в СП 50.13330.2012, стал проводиться по этому СП, и расчетные значения удельной характеристики расхода тепловой энергии на отопление и вентиляцию таких зданий при базовом уровне их тепловой защиты оказались изначально на 30–45% ниже требуемых по таблице 14 СП без применения каких бы то ни было энергосберегающих решений, в том числе по утеплению здания (это можно проследить и по примеру расчета в Приложении П СП 50, где расчетная удельная характеристика расхода тепловой энергии на отопление и вентиляцию получилась равной 0,219 Вт/(м³·°С) при требуемой по табл. 14 — 0,319 Вт/(м³·°С), то есть на (0,219 – 0,319)·100/0,319 = -31% ниже!).

При этом в соответствии с пунктом 5.2 СП сопротивление теплопередаче наружных стен в проекте может быть еще снижено против базовых величин на 37%. И, как показывает практика, можно делать при расчете какое хотите количество ошибок как при подсчете геометрических размеров объема здания или площади наружных ограждений, так и при назначении удельных величин бытовых теплопоступлений или завышенного воздухообмена в квартирах, здания по классу энергетической эффективности выходят на высший уровень, а их теплопотребление, согласно п. 5.2 СП 50, будет даже расти — полная деградация правительственной концепции повышения энергоэффективности!

Ссылка в п. 6 Требований вышеприведенного Приказа Минстроя № 1550, «…удельный годовой расход энергетических ресурсов на отопление и вентиляцию определяется актами, предусмотренными в пунктах 35 и 42 Перечня, в результате применения которого на обязательной основе обеспечивается соблюдение требований Федерального закона «Технический регламент о безопасности зданий и сооружений», утвержденного ППРФ № 1521 от 26.12.2014 г.», не соответствует действительности [7]. Перечень национальных стандартов и сводов правил не позволяет определить искомые показатели, потому что ни в СП 50.13330.2012 СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий» (п. 35 Перечня), ни в СП 60.13330.2012 СНиП 41-01-2003 «Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха» (п. 42 Перечня), нет определения удельного годового расхода тепловой энергии на отопление и вентиляцию.

Практически из-за отсутствия этих методик расчета не могло быть выполнено требование повышения энергетической эффективности не только общественных зданий, но и многоквартирных домов.

В представленном для внесения изменений в ФЗ № 261 Перечне нормативных правовых актов под п. 3 приводится поручение Минстрою России разработать проект приказа «Об утверждении формы, содержания и порядка заполнения энергетического паспорта многоквартирного дома, общественного здания». На фоне отсутствия на федеральном уровне методик расчета «показателей, характеризующих годовую удельную величину расхода энергетических ресурсов в многоквартирных домах и общественных зданиях», представляется целесообразным включить эти методики (выполнение части д) раздела 10¹ ППРФ № 87) и расчета «нормируемых показателей удельных годовых расходов энергетических ресурсов и максимально допустимых величин отклонений от таких нормируемых показателей» (выполнение части е) раздела 10¹) в методическое пособие «Требования к составу, содержанию и расчету показателей энергетического паспорта проекта жилого и общественного здания, а также с учетом результатов энергетического обследования».

Базой такого методического пособия мог бы стать разработанный в 2014 году НП «АВОК» по заданию Национального объединения проектировщиков НОП (ныне НОПРИЗ) стандарт СТО НОП 2.01-2014 «Требования к содержанию и расчету показателей энергетического паспорта проекта жилого и общественного здания» [3]. В этом стандарте приводятся не только полный состав энергетического паспорта отдельного здания, подключенного к сетям централизованного тепло-, электро- и водоснабжения, но и методики расчета всех составляющих теплового баланса здания, методики определения удельных расходов тепловой энергии на отопление и вентиляцию за нормативный отопительный период для всех регионов России, на горячее водоснабжение, а также электрической энергии в целом на здание, и в том числе на общедомовые нужды для МКД, как в годовом исчислении, так и максимально часовые (расчетные) значения. Необходимо только уточнить с учетом вышедшего позже Постановления Правительства РФ № 603 и настоящего проекта изменений ФЗ № 261 таблицы классов энергетической эффективности и базовых значений удельного годового расхода тепловой энергии на отопление и вентиляцию МКД и общественных зданий, предварительные предложения по которым прошли общественное обсуждение, будучи опубликованы в научно-технических журналах, в том числе и в журнале «Инженерные системы. АВОК Северо-Запад» [6 и 7] .

Во-вторых, Минстрой России до настоящего времени не выдвигает требований при повышении энергоэффективности обязательного увеличения сопротивления теплопередаче наружных ограждений, без которого, как показывает практика нормирования в странах ЕС, невозможно сократить расход тепловой энергии на отопление зданий. При подготовке Приказа Минстроя РФ от 17 ноября 2017 года № 1550/пр в его первой редакции была представлена таблица с конкретными значениями повышения сопротивления теплопередаче наружных ограждений с 2018 года, согласно Постановлению Правительства РФ от 20 мая 2017 года № 603, но при утверждении приказа эта таблица была исключена. Хотя в представленных в предыдущей статье публикациях показано, что для всех регионов нашей страны инвестиции в увеличение толщины имеющихся утеплителей примерно в полтора раза окупаются в интервале 6–8 лет, и при этом ограждения по сопротивлению теплопередаче будут все еще ниже европейских с учетом нашей суровости зимы.

Для примера приводим таблицу нормативных требований в странах ЕС, Беларусь и России.

Таблица. Требуемые значения приведенного сопротивления теплопередаче для жилых зданий в некоторых европейских странах, Республике Беларусь и Российской Федерации

Примечание. ^*) Для стран Северной Европы и Великобритании приводится сопротивление теплопередаче по глади, что на 20–35% выше, чем приведенное сопротивление теплопередаче с учетом мостиков холода.

^**) В действительности в России с 1 июля 2015 года, когда утверждена обязательность применения СП 50.13330, нормируемое значение приведенного сопротивления теплопередаче стен снижено на 37%, светопрозрачных конструкций на 5% и остальных наружных ограждений на 20%, потому что, как показано в начале статьи, из-за ошибок в пересчете удельного расхода тепловой энергии на отопление и вентиляцию зданий в удельную тепловую характеристику этого расхода по этому СП настолько снижается эта характеристика против базовой величины, что, согласно п. 5.2, допускается такое уменьшение нормируемых значений.

^***) Таблица заимствована из статьи О. Сеппанена «Требования к энергоэффективности зданий в странах ЕС». «Энергосбережение» № 7-2010 с добавлениями автора настоящей статьи. ГСОП России — по СП 131.13330.

Следует в новой редакции Приказа Минстроя № 1550/пр восстановить таблицу нормируемого повышения сопротивления теплопередаче наружных ограждающих конструкций для проектируемых зданий и для капитально ремонтируемых, в том числе многоквартирных домов. Далее, в п. 8 Приказа Минстроя № 1550 предусматривается «для реконструируемых или проходящих капитальный ремонт зданий (за исключением многоквартирных домов) уменьшение с 1 июля 2018 года нормируемого удельного годового расхода тепловой энергии на отопление и вентиляцию на 20% по отношению к базовому. Почему для многоквартирных домов такого уменьшения не предлагается? Ведь стоимость утеплителя в затратах на проведение работ по утеплению наружных стен здания составляет не более 20–30% и увеличение на 20% толщины утеплителя приведет к увеличению стоимости работ всего на 4–6%, а сократит годовой расход теплоты на отопление до 10%. Так почему не использовать такую возможность для многоквартирных домов, тем более что в общественных зданиях рекомендуется такое уменьшение?

В-третьих, отмечаемое на практике в ряде примеров большее, чем регламентируется нормами и ожидаемое в проекте, фактическое теплопотребление на отопление и вентиляцию МКД, построенных после 2000 года или после комплексного капитального ремонта с утеплением, объясняется, как было продемонстрировано нами в [4], неправильной настройкой или отсутствием контроллера, регулирующего подачу теплоты в систему отопления зданий. Дело в том, что при расчете энергоэффективности дома мы из определенных за отопительный период теплопотерь здания, включающих теплопотери через наружные ограждения и на нагрев наружного воздуха для вентиляции квартир, вычитаем в полном объеме бытовые теплопоступления за тот же период времени. А на практике при построении температурного графика, поддерживаемого контроллером в зависимости от изменения температуры наружного воздуха и реализуемого уравнением (1), получается, что с повышением этой температуры все в меньшем объеме учитываются бытовые теплопоступления, хотя величина их сохраняется постоянной в течение всего отопительного периода.

            _от = Q_от /Q_от.^р.пр = (t_в – t_н) / (t_в – t_н ^р),                               (1)

где Q_от — расход тепловой энергии на отопление при текущей температуре наружного воздуха t_н, кВт;

Q_от.^р.пр — расчетный расход тепловой энергии на отопление при расчетной температуре наружного воздуха для проектирования отопления t_н^р, кВт;

t_в — расчетная температура внутреннего воздуха в здании, °С, принимают минимальную из оптимальных температур по ГОСТ 30494–2011;

t_н — текущая температура наружного воздуха, °С;

t_н^р —расчетная температура наружного воздуха для проектирования отопления, °С.

Это происходит, потому что при определении расчетного расхода теплоты на отопление бытовые теплопоступления входят в него как составляющая теплового баланса дома, но из приведенного уравнения получается, что с повышением температуры наружного воздуха величина этих теплопоступлений уменьшается, также как и теплопотерь. Более правильно это уравнение преобразовать в (2): представить отдельно составляющую расчетных теплопотерь, зависящих от изменения температуры наружного воздуха, для чего сложить расчетный расход теплоты на отопление и бытовые теплопоступления, равные в сумме теплопотерям, умножив эту сумму на отношение разностей температур, и вычесть из этого произведения бытовые теплопоступления, которые останутся постоянной величиной:

= (1+Q_быт/Q_от^р.тр)·(t_в^опт – t_н)/(t_в – t_н^р) – Q_быт/Q_от.^р.тр (2)

 – 0,85 из формулы (2) исключить,

где t_в^опт — оптимальная температура воздуха в отапливаемых помещениях, принимаемая при регулировании без коррекции по температуре внутреннего воздуха равной минимальной из оптимальных температур по ГОСТ 30494–2011, °C.

После приравнивания этого уравнение нулю из него находится температура наружного воздуха, при которой следует прекращать отопление, когда относительный расход тепловой энергии на отопление жилого дома равен нулю, t_{н при от.ж = 0} — 2-я реперная точка для построения графика (для упрощения t_в.^опт = t_в):

t_{н. при от=0} = (t_в + t_н^р· Q_быт/Q_от.^р.тр) / (1 + Q_быт/Q_от.^р.тр). (3)

Если по уравнению (1) график приходит в ноль относительного расхода теплоты при t_н = 20 °C, то по уравнению (2) в зависимости от степени утепления здания и соотношения Q_быт/Q_от.^р.тр график приходит в ноль при температурах наружного воздуха ниже 20 ^оС. Переход на график по уравнению (2) для домов муниципального типа с заселенностью 20–25 м²/человека позволяет получить годовую экономию теплоты от 15 до 20%.

Второе направление получения экономии теплоты при эксплуатации зданий — это выявление запаса в тепловой мощности системы отопления из-за нарушений при проектировании системы отопления дома. Дело в том, что в настоящее время в связи с исключением из СНиП 41-01-2003 и последующих его актуализаций обязательных в СНиП 2.04.05-91* Приложения 9 Потери теплоты через ограждающие конструкции помещений, Приложения 10 Расход теплоты на нагревание инфильтрующегося наружного воздуха через ограждающие конструкции помещений и Приложения 12 Расчет теплового потока и расхода теплоносителя в системе водяного отопления, устанавливающих порядок и методы расчета системы водяного отопления, на практике оказалось, что подавляющее большинство зданий запроектированы с избыточным запасом тепловой мощности. А при сохранении в проекте расчетных параметров теплоносителя, циркулирующего в системе отопления, например, 95–70 °С, при эксплуатации эти дома перегреваются примерно на такой же процент запаса мощности без превышения температуры возвращаемого теплоносителя требуемому по графику теплосети. Для исключения этого перегрева необходимо пересчитать расчетные параметры теплоносителя, например, при запасе мощности в 17% расчетные параметры должны быть 85–64 °С, а в 38% — 77-59 вместо проектных 95–70 °С.

Запас мощности устанавливается сопоставлением проектной расчетной нагрузки системы отопления с установленной расчетом по стандарту СТО НОП 2.1-2014, задавая нормируемые объемы воздухообмена и удельную величину внутренних теплопоступлений исходя из фактического заселения дома. Следует заметить, в отношении расчетного расхода тепловой энергии на отопление, определенного при расчетной для проектирования отопления температуре наружного воздуха, что если при проектировании жилых домов наиболее распространенных типовых серий московского строительства до 1975 года (серии П-49/9, П-18-01/9,12, П-30/12) наблюдается недостаток тепловой мощности системы отопления в расчетных условиях на 18–12%, который компенсировался за отопительный период увеличением доли бытовых теплопоступлений в тепловом балансе здания при повышении наружной температуры выше расчетной (за отопительный период ожидаемый проектный расход тепловой энергии даже несколько превышал требуемый), то в домах, запроектированных с начала 1980-х годов, наоборот, наблюдается запас тепловой мощности системы отопления, составляющий 7–11%, а в домах запроектированных после 2000 года, когда резко повысились требования к повышению теплозащиты зданий, запас возрос на 26% в серии П-3М, на 38% в серии П-46М и до 51% в серии П-44Т [8].

 При выявлении несоответствия фактической производительности системы отопления Q_от.^р.пр (проектный расчетный расход тепловой энергии на отопление, на который подобраны отопительные приборы; принимают из проекта или по результатам фактических испытаний) требуемому расчетному расходу тепловой энергии на отопление Q_от.^р.тр (определяют согласно СТО НОП 2.1-2014) необходимо рассчитать новые значения расчетных температур воды в подающем и обратном трубопроводах системы отопления. Выразив отношение фактической производительности системы отопления к требуемому расходу тепловой энергии на отопление из энергетического паспорта проекта конкретного здания в виде коэффициента запаса поверхности нагрева отопительных приборов K_зап = Q_от.^р.пр / Q_от.^р.тр, определяют требуемые значения температур воды в подающем t_о1тр и обратном t_2тр трубопроводах системы отопления, соответственно по формулам из [8]:

t_{о1 тр}                                (4)

                                      (5)

где t_в.мин — традиционно принимают равной 18 °С [9], сейчас это минимальная из допустимых температур внутреннего воздуха по ГОСТ 30494–2011 «Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях»;

τ_о1 — расчетная температура теплоносителя в подающем трубопроводе отопления, °С;

τ₂ — расчетная температура теплоносителя в обратном трубопроводе, °С;

_от — относительный расход тепловой энергии на отопление; принимают по формулам (1) или (2) в зависимости от выбранного режима работы;

m — показатель степени в формуле изменения коэффициента теплопередачи отопительного прибора; как правило, принимают равным 0,25.

Для определения значений требуемых температур при расчетной для проектирования отопления температуре наружного воздуха t_н^р необходимо подставить _от = 1.

В рассматриваемом проекте жилого дома премиум-класса проектный расчетный расход тепловой энергии системы отопления наземной части дома составил Q_от.^р.пр = 305 кВт [2]. По нашим расчетам требуемый расчетный расход тепловой энергии системы отопления наземной части дома, исходя из приведенного сопротивления теплопередаче наружных стен R_ст.^пр = 3,16 м²·^оС/Вт, окон R_ок.^пр = 0,54 м^2.оС/Вт, удельной величины бытовых теплопоступлений q_быт = 10 Вт/м² жилой площади квартиры, нормативного вентиляционного воздухообмена 0,35 от объема квартиры, инфильтрации через окна и двери ЛЛУ и окна нежилых помещений 1-го этажа, а также теплопотерь трубопроводов системы отопления, проходящих через неотапливаемые помещения, β_тп = 1,07, составит:

Q_от.^р.тр = (К_тр.^пр·β_доп + K_инф.ж.^усл.)·A_{огр.сум}·(t_в – t_н.^р) – q_быт·А_ж] ·1,07/1000 = (0,553·1,13 + 0,3)·5640·(20 + 25) – 10·1474] ·1,07/1000 = 235 кВт.

Отсюда запас тепловой мощности системы отопления будет K_зап = Q_от.^р.пр / Q_от.^р.тр = 305/235 = 1,3. Для исключения перегрева отапливаемых помещений при запасе тепловой мощности в 30% пересчитываются расчетные параметры теплоносителя, циркулирующего в системе отопления, подставляя в формулы (4 и 5) _от = 1. Они составляют в расчетных условиях 71,8–52,5 °C вместо проектных 85–60 °C.

Годовая экономия теплоты за счет учета запаса тепловой мощности и перехода на график регулирования подачи теплоты в систему отопления по уравнению (2) составляет при Q_быт.^р= q_быт·А_ж·10^-3 = 10·1474·10^-3 = 14,7 кВт, средней температуре наружного воздуха за отопительный период -2,2 ^оС, его длительности 205 суток и ГСОП = (20+2,2)·205 = 4551:

Эк = Q_от.^год.пр – Q_от.^год.тр= 305·4551·24/(20 – (-25)) – [(1+14,7/235)·(20+2,2)/(20+25) – 14,7/235] ·235·205·24 = 740300 – 533230 = 207070 кВт·ч,

Или экономия теплоты от проектного значения: 207070·100/740300 = 28%.

Таким образом, для обеспечения энергосбережения в системе отопления при ее эксплуатации должна быть выполнена перенастройка контроллера АУУ или АИТП с учетом пересчета расчетных параметров теплоносителя, циркулирующего в системе, при наличии выявленного запаса тепловой мощности и уточнения графика регулирования по соотношению бытовых теплопоступлений к установленному расчетному расходу тепловой энергии на отопление из раздела энергоэффективность. И это должно быть сделано еще на стадии разработки проектной документации.

Для реализации этого предлагается в «Состав разделов проектной документации и требований к их содержанию», утвержденный ППРФ № 87 от 16.02.2008 г. с изменениями от 08.09.2017 г., и в представленном для внесения изменений в ФЗ № 261 Перечне нормативных правовых актов под п. 2, в раздел 10¹ р) 2-м абзацем добавить: «Определение коэффициента запаса тепловой мощности запроектированной системы отопления сопоставлением расчетной тепловой нагрузки системы отопления в проекте ОВ и ожидаемой при расчете согласно 10¹ б), с учетом которого пересчитать требуемые расчетные параметры теплоносителя, циркулирующего в системе, и в зависимости от соотношения величины бытовых теплопоступлений к расчетной нагрузке системы отопления установление угла наклона температурного графика, поддерживаемого контроллером регулятора подачи теплоты в систему отопления, размещаемого в АИТП или АУУ (при теплоснабжении от ЦТП)».

А также в п. 6.1.2 СП 60.13330.2016, говоря об «автоматическом регулировании подачи (а не потребления, как в тексте) тепловой энергии в системы отопления в зависимости от изменения температуры наружного воздуха», необходимо добавить также, что следует из содержания настоящей статьи: «и с учетом теплового баланса здания и возможного запаса тепловой мощности системы отопления», что на 20–40% увеличивает энергоэффективность зданий в эксплуатации. Класс энергетической эффективности зданий следует определять после устранения выявленного их перегрева.

В отношении п. 6.1.2 СП 60, помимо этого уточнения, было много нареканий специалистов, связанных с тем, что для нашей страны, самой холодной по климату, раскинувшейся на 9 часовых поясах (а по меридиональному исчислению — на 11) и практически включающей все существующие на земле природные зоны, в области теплоснабжения нельзя ограничить присоединение тепловых пунктов зданий к тепловым сетям предложенными в этом СП решениями. По результатам обсуждения содержания этого пункта на форуме специалистов, организованном НП «АВОК» в интернете и изложенном в [10], было предложено п. 6.1.2 СП 60.13330.2016 изложить в следующей редакции (красным шрифтом — внесенные изменения в оригинальный текст):

 «Системы отопления зданий различного назначения следует присоединять к тепловым сетям централизованного теплоснабжения или автономного источника теплоты по независимой схеме через индивидуальные тепловые пункты (ИТП), с автоматическим регулированием подачи теплоты в систему отопления в зависимости от изменения температуры наружного воздуха и с учетом теплового баланса здания и возможного запаса тепловой мощности системы отопления. В ИТП следует также осуществлять автоматическое поддержание заданной температуры и давления горячей воды в системе горячего водоснабжения. В зданиях с периодическим режимом работы следует предусматривать автоматическое снижение подачи теплоты в систему отопления этого здания в нерабочее время.

Автоматическое регулирование подачи теплоты в систему отопления многоквартирных домов должно осуществляться отдельно в каждом доме (части дома при расчетной нагрузке на отопление превышающей 0,7 МВт) в ИТП или в АУУ (автоматизированном узле управления системой отопления) при подключении группы домов через существующий ЦТП. При возникновении в условиях эксплуатации необходимости замены внутриквартальных сетей теплоснабжения от ЦТП или замены основного оборудования в ЦТП следует узлы приготовления горячей воды, преобразования параметров теплоносителя для отопления, авторегулирования и учета теплоты переносить в создаваемый АИТП каждого дома.

 Индивидуальный тепловой пункт жилых и общественных зданий следует размещать в обслуживаемом здании, здесь же размещается узел учета тепловой энергии, измеряющий суммарное теплопотребление зданием и подводомер холодной воды, направляемой на горячее водоснабжение. В АУУ, как правило, измерение расхода тепловой энергии осуществляется раздельно на отопление и горячее водоснабжение дома.

При наличии в здании калориферов приточной вентиляции или секций подогрева кондиционеров система внутридомового теплоснабжения их подключается к тепловым сетям по зависимой схеме с обеспечением автоматической защиты от повышенного давления. Допускается при централизованном теплоснабжении группы малоэтажных домов (до 3 этажей включительно) присоединять к тепловым сетям через ЦТП с автоматическим регулированием подачи теплоты во внутриквартальные сети отопления и параметрами теплоносителя, циркулирующего в этих сетях, требуемыми для систем отопления подключенных к ним зданий.

 Присоединение систем отопления через элеватор, даже автоматизированный, не допускается, но он может быть использован в обвязке циркуляционного насоса в качестве резервного смесительного устройства (без дополнительного переключения) в районах с нестабильным электроснабжением. Присоединение систем отопления строящихся или реконструируемых отдельных зданий (внутри сложившейся застройки с общим для группы зданий тепловым пунктом) необходимо предусматривать через автоматизированный насосный узел смешения».

Указанные предложения были переданы в Минстрой России, но вместо них в изменениях № 1 к СП 60.13330.2016, утвержденных приказом от 22 января 2019г. № 24, появилась лаконичная запись: «Пункт 6.1.2 изложить в новой редакции: Системы внутреннего теплоснабжения зданий различного назначения следует присоединять к тепловым сетям централизованного теплоснабжения или автономного источника теплоты согласно СП 124.13330.2012 с учетом теплового баланса здания [6].», где 6 — это СП 41-101-95 «Проектирование тепловых пунктов». Но в п. 6.14 СП 124.13330 речь идет о присоединении системы отопления, а не внутреннего теплоснабжения, затем после 2012 года этот СП не пересматривался, как все другие, и этот пункт изложен в неконкретной форме, как теперь требуется: «могут присоединяться», «как правило», «допускается присоединять при обосновании». Более того, в п. 14.2 СП 124 указано: «Проектирование тепловых пунктов должно осуществляться в соответствии с СП 60.13330 и [6]», а в изменениях к СП 60.13330 только лаконичная запись, отсылающего читателя к тому же СП 124.13330, а основное содержание, как проектировать тепловые пункты и конкретно присоединять к тепловым сетям, что было в предложениях НП «АВОК», — исключено!

В представленном для внесения изменений Перечне нормативных правовых актов под п. 5 приводится поручение Минстрою России разработать проект приказа Минстроя России «О внесении изменений в Требования к составу, содержанию и порядку оформления заключения государственной экспертизы проектной документации …, утвержденные Приказом Минстроя России от 08 июня 2018 г. № 341/пр».

Следует заметить, что в цитируемом приказе ни словом не говорится о требованиях к экспертизе оценивать энергетическую эффективность проекта вновь сооружаемого или капитально ремонтируемого здания.

Опять же из текста Требований энергетической эффективности зданий, утвержденных Приказом Минстроя № 1550, по сравнению с последней редакцией странным образом из перечня обязательных лиц, участвующих в строительном процессе, исчезли лица (организации), осуществляющие экспертизу проектной документации, предусмотренные ранее в п. 2 Правил установления требований энергетической эффективности зданий, утвержденных ППРФ № 18 от 25.01.2011 и № 603 от 20.05.2017: «…подлежат применению при проектировании, экспертизе, строительстве, вводе в эксплуатацию и в процессе эксплуатации построенных, реконструированных или прошедших капитальный ремонт отапливаемых зданий…». В результате получается, что экспертиза устранена от контроля за энергоэффективностью строящихся и капитально ремонтируемых зданий, что фактически приводит к снижению их энергоэффективности, отмеченное выше.

Задача экспертизы в этой области проверить, соответствуют ли выбранные конструкции наружных ограждений требуемому приведенному сопротивлению теплопередаче, учтены ли все составляющие теплового баланса здания при определении удельного теплопотребления на отопление и вентиляцию, соответствуют ли заданным значениям исходные показатели, принятые в расчетах, и соответствует ли запроектированное здание нормируемым требованиям энергетической эффективности и какой проекту можно присвоить класс энергоэффективности.

Утверждает класс энергетической эффективности построенного и капитально отремонтированного многоквартирного дома или общественного здания согласно ФЗ № 261 Госстройнадзор, но эта организация расчеты не проводит и не проверяет их, а должна ориентироваться на результаты заключения экспертизы по проектной документации и подтверждение застройщиком этих результатов с использованием инструментально-расчетных методов при вводе здания в эксплуатацию в соответствии с п. 10 настоящего приказа.

Далее, в части 3 статьи 49 ФЗ 261 установлено, что экспертиза проектной документации не проводится в отношении документации объектов капитального строительства, получившей положительное заключение экспертизы, применяемой повторно, но для оценки энергетической эффективности это неправильно. Современные дома типовых серий являются типовыми только по принятой конструкции оболочки здания, они различны по этажности, количеству и типу секций (рядовая, торцевая, угловая) и набору квартир (2, 3 или 4 на этаже), а поэтому удельные расходы тепловой энергии на отопление и вентиляцию для разных домов одной и той же типовой серии будут различны, и энергетические паспорта тоже будут разные. В экспертизу следует представлять энергетический паспорт каждого привязываемого по типовому проекту жилого дома, в том числе привязываемого по типовому проекту, ранее согласованного с экспертизой, а вместе с ним и раздел проекта «Отопление и вентиляция» с расчетной нагрузкой системы отопления здания.

Последнее важно для обеспечения расчетной экономии тепловой энергии от утепления здания при наличии запаса в поверхности нагрева отопительных приборов. Экспертиза проверяет правильность выбора требуемого температурного графика подачи теплоты на отопление в зависимости от установленного запаса поверхности нагрева отопительных приборов, а также соответствие проекту и изложенным выше требованиям автоматизированного теплового пункта.

Это следует и из Постановления Правительства Российской Федерации от 12 ноября 2016 г. № 1159 «О критериях экономической эффективности проектной документации», в котором указывается:

«2. Установить, что проектная документация повторного использования, а также проектная документация, подготовленная в соответствии с частью 3 статьи 48.2 Градостроительного кодекса Российской Федерации, признаются экономически эффективной проектной документацией при условии их соответствия следующим критериям:

…б) объект капитального строительства, предусмотренный в проектной документации, имеет подтвержденный заключением государственной экспертизы класс энергетической эффективности не ниже класса C (нормальный по СНиП 23-02-2003, теперь это класс D)».

Из приведенного следует, что в текст рассматриваемого приказа следует внести указание, что до утверждения класса энергоэффективности государственным строительным надзором в проектной документации на новое строительство, повторного применения и на капремонт должен указываться ожидаемый класс энергоэффективности, и он должен быть подтвержден экспертизой.

Приложение

Выдержки из Требований к составу, содержанию и порядку оформления заключения государственной экспертизы проектной документации (утв. Приказом Минстроя РФ от 8 июня 2018 года № 341/пр) с дополнениями НП «АВОК» в части установления класса энергетической эффективности

«… 4. Заключение экспертизы должно содержать титульный лист, а также следующие разделы:

1) общие положения и сведения о заключении экспертизы;

2) сведения, содержащиеся в документах, представленных для проведения экспертизы проектной документации, в том числе установленный на основании расчетов класс энергетической эффективности зданий (красным шрифтом — дополнения НП «АВОК»);

3) сведения, содержащиеся в документах, представленных для проведения экспертизы результатов инженерных изысканий;

4) описание рассмотренной документации (материалов), в том числе Энергетический паспорт проекта здания и расчет показателя энергетической эффективности при проектировании — удельного годового расхода тепловой энергии на отопление и вентиляцию здания, отнесенного к общей площади квартир и полезной площади нежилых помещений (при их наличии в многоквартирном доме) или полезной площади отапливаемых помещений общественного здания;

5) выводы по результатам рассмотрения.

… 13. Раздел «выводы по результатам рассмотрения» включает:

3) общие выводы (указывается итоговый вывод о соответствии или несоответствии проектной документации и (или) результатов инженерных изысканий установленным требованиям), в том числе соответствует ли рассматриваемый проект здания требованиям энергетической эффективности и требуемому классу энергетической эффективности;

«ПОЛОЖИТЕЛЬНОЕ (ОТРИЦАТЕЛЬНОЕ) ЗАКЛЮЧЕНИЕ ЭКСПЕРТИЗЫ»

II. Сведения, содержащиеся в документах, представленных для проведения экспертизы проектной документации

… 2.1. Сведения об объекте капитального строительства, применительно к которому подготовлена проектная документация

2.1.1. Сведения о наименовании объекта капитального строительства, его почтовый (строительный) адрес или местоположение

2.1.2. Сведения о функциональном назначении объекта капитального строительства

2.1.3. Сведения о технико-экономических показателях объекта капитального строительства, в том числе показатель энергетической эффективности, коэффициент запаса тепловой мощности системы отопления и подтверждение достигнутого в проекте класса энергетической эффективности (при сложном объекте — по каждому зданию, входящему в этот объект капитального строительства)

… V. Выводы по результатам рассмотрения

… 5.2. Выводы в отношении технической части проектной документации

5.2.2. Выводы о соответствии или несоответствии технической части проектной документации результатам инженерных изысканий и требованиям технических регламентов, в том числе в части энергетической эффективности проекта здания

6. Общие выводы.

Литература

1. Агафонова И. А., Милованов А. Ю., Шилкин Н. В. Многоэтажный жилой дом премиум-класса с гибридной вентиляцией. «АВОК», № 3-2019.

2. Агафонова И. А., Милованов А. Ю., Шилкин Н. В. Инженерные системы многоэтажного жилого дома премиум-класса. «АВОК», № 4-2019.

3. Стандарт организации СТО НОП 2.01-2014 «Требования к содержанию и расчету показателей энергетического паспорта проекта жилого и общественного здания». Издание Национального объединения проектировщиков. Москва 2014, 188 стр.

4. Ливчак В. И. Выбор приоритета в авторегулировании теплоотдачи систем отопления жилых зданий. «Инженерные системы» АВОК Северо-Запад, № 1-2016.

5. Ливчак В. И. Обоснование изменения методики расчета показателя энергетической эффективности зданий изложенной в СП 50.13330.2012. «Энергосбережение», № 5-2019.

6. Ливчак В. И., Горшков А. С. Обоснование величин базового удельного годового расхода тепловой энергии на отопление и вентиляцию жилых и общественных зданий для разных регионов России «Инженерные системы» АВОК Северо-Запад, № 2-2018.

7. Ливчак В. И., Горшков А. С. Почему приказ Требования энергетической эффективности зданий это движение назад, в прошлый век? «Инженерные системы» АВОК Северо-Запад, № 4-2017.

8. Ливчак В. И. Фактическое теплопотребление зданий как показатель качества и надежности проектирования. «АВОК», № 3-2009.

9. Соколов Е. Я. Теплофикация и тепловые сети. — М. Энергия, 1975.

10. Ливчак В. И. Комментарии к дискуссии на форуме АВОК по пункту 6.1.2 СП 60.13330.2016, новая формулировка. «АВОК», № 3-2018.

Скачать PDF версию статьи «Как добиться повышения энергоэффективности зданий при проектировании и соответствия фактического теплопотребления проектным показателям»