Теплоэнергетический мониторинг – инструмент объективной оценки новых технологий теплоснабжения

А. Л. Наумов, вице-президент НП «АВОК», зав. отделом ОАО «ЦНИИПромзданий»

Б. Ф. Реутов, руководитель отдела энергосбережения Минпромнауки России

А. П. Абрамченко, национальный менеджер проекта ПРООН RUS 96/G31

И. Н. Пыжов, директор АНО Русдем

Были запроектированы, смонтированы и сданы в эксплуатацию автономные источники теплоснабжения различных модификаций:

- крышная котельная (ул. Безыменского, д. 9В);

- пристроенная котельная (ул. Диктора Левитана, д. 49);

- подвальная котельная (пр-т Ленина, д. 62).

С февраля по апрель 2000 года во Владимире ОАО «ЦНИИПромзданий» провело первый этап мониторинга для определения основных показателей энергопотребления трех жилых зданий (ул. Безыменского, д. 9В; ул. Диктора Левитана, д. 49 и пр-т Ленина, д. 62), на которых предполагалось строительство автономных источников теплоснабжения. При этом были исследованы следующие параметры:

а) расход тепловой энергии на отопление и горячее водоснабжение, кВт (Гкал);

б) потребление электроэнергии, кВт;

в) потребление природного газа на бытовые нужды, м³;

г) потребление холодной воды, м³;

д) суммарное потребление всех энергоресурсов и их баланс;

е) температура и влажность в представительных квартирах.

После строительства и ввода в эксплуатацию автономных котельных трех различных конфигураций (крышной, пристроенной и подвальной) в феврале 2003 года был проведен мониторинг их работы.

В ходе мониторинга были определены следующие параметры:

- потребление газа, электроэнергии, воды, химреактивов для водоподготовки;

- производство тепловой энергии, горячей воды;

- параметры теплоносителя по контурам отопления и горячего водоснабжения, внутрикотельному контуру (расход, давление, температура в подающих, обратных и циркуляционных трубопроводах);

- параметры входящих ресурсов: газа (давление, химический состав), воды (давление, температура, химический состав), электроэнергии (напряжение, фазовые характеристики, частота тока);

- метеопараметры (по данным станций метеонаблюдений);

- показатели системы диспетчеризации: дистанционный контроль и управление котельными, имитация контрольно-аварийных сигналов (несанкционированное проникновение, пожар, загазованность, останов оборудования, срабатывание отсечного клапана);

- показатели системы отопления и вентиляции котельных (расходы приточного и вытяжного воздуха, температура помещения котельной);

- показатели энергоэффективности (коэффициенты полезного действия котлов и котельной);

- показатели экологической эффективности (состав продуктов сгорания – СО, О₂, СО₂, NO_x);

- показатели надежности работы котельных, в т. ч. имитация отказов отдельных элементов (теплообменников, насосов, котлов) с переключением на резервное оборудование.

Таблица 1. (подробнее) Основные характеристики котельных (АИТ)

Дополнительно был проведен теплоэнергетический мониторинг систем теплопотребления – отопления и горячего водоснабжения представительных квартир этих же домов. На этой же стадии был проведен комплекс измерений по оценке воздушно-теплового комфорта квартир, структуры энергопотребления, бытовых тепловыделений.

Учитывая практику эксплуатации подвальных котельных в западных странах, для котельной в подвале жилого дома во Владимире с федеральными и местными надзорными органами были согласованы специальные компенсирующие мероприятия, повышающие пожаро- и взрывобезопасность источника теплоснабжения.

	Рисунок 1. (подробнее) Структура энергопоступлений в квартиры жилых домов, 2000 год: 1 – полотенцесушители; 2 – газовые плиты; 3 – электроприборы; 4 – люди; 5 – отопление
	Рисунок 2. (подробнее) Структура энергопоступлений в квартиры жилых домов, 2003 год: 1 – полотенцесушители; 2 – газовые плиты; 3 – электроприборы; 4 – люди; 5 – отопление
	Рисунок 3. (подробнее) Соотношение расходов энергии в жилых домах на естественную вентиляцию, отопление и горячее водоснабжение (%), 2000 год: 1 – горячее водоснабжение; 2 – отопление и естественная вентиляция

Основные результаты мониторинга

1. Повысилась воздушно-тепловая комфортность квартир за счет более полного соответствия режимов теплопотребления и теплопроизводства, устранения «перетопов» и «недотопов». Жители на 30–50 % увеличили воздухообмен за счет регулярного проветривания. Относительная влажность воздуха в квартирах снизилась на 10–15 %. Удельные показатели теплопотребления на отопление и горячее водоснабжение практически не изменились.

2. В тепловом балансе квартир снизилась доля тепловыделений от газовых плит и электрообогревателей (рис. 1, 2).

3. Существенных изменений в соотношении нагрузок на отопление и горячее водоснабжение не произошло, а различные значения этого показателя в разных домах связаны с плотностью их заселения (рис. 3, 4).

4. Существенно снизились непроизводительные потери тепла и электроэнергии в системах теплоснабжения (табл. 2, 3, 4).

Тестирование жителей

Помимо инструментального мониторинга было проведено сравнительное тестирование жителей – в 2000 году при централизованном теплоснабжении и в 2003 году при автономных источниках теплоснабжения.

Жители домов достаточно активно участвовали в тестировании: в доме 62 по проспекту Ленина заполнено 46 анкет (25,9 %), в доме 9В по ул. Безыменского – 76 анкет (48,7 %) и в доме 49 по ул. Диктора Левитана – 43 анкеты (31,4 %).

Наиболее благополучно оценивают тепловую комфортность в квартирах жители дома 62 по проспекту Ленина. Все 100 % протестированных жителей (в 2000 году только 64 %) отмечают фактическую температуру воздуха в квартирах в диапазоне от 20 до 22 °C. «Перетоп» квартир отмечают 7 % опрошенных (ранее 12,5 %), а «недотоп» (ниже 18 °C) жителями дома не отмечен (ранее «недотоп» отмечали 8,5 %). Теперь все жители отмечают предпочтительную температуру зимой в диапазоне 20–25 °C (ранее около 60 %).

По сравнению с 2000 годом тепловая комфортность в домах по ул. Безыменского, 9В и ул. Диктора Левитана, 49 также значительно улучшилась.

В доме 9В по ул. Безыменского температуру воздуха в квартирах зимой от 18 до 25 °C отметили 74,2 % жильцов, тогда как в 2000 году – только 38 %. Большинство жителей (55,9 %) в 2000 году отмечали фактическую температуру 15–17 °C (в 2003 году только 11,8 % жильцов).

Повышение герметичности окон путем заклейки притворов использует абсолютное большинство жителей – более 97 %. Во всех домах снизилось использование дополнительных мер по обогреву: соответственно в домах по ул. Безыменского, ул. Диктора Левитана и проспекту Ленина электронагревательные приборы используют 31,4 % (было 49,1 %); 70,1 % (было 80,7 %); 7,1 % (было 12,5 %). Прямой нагрев воздуха продуктами сгорания бытовой газовой плиты снизился, особенно в доме по ул. Безыменского (на 13 %). Использование в качестве отопительного прибора ванны, наполненной горячей водой, практикуют до 1 % жителей, тогда как в 2002 году – до 9,5 % жителей.

Наряду с наличием по-прежнему высокого уровня квартир с курящими жителями (от 46 до 52 %) появилась возможность регулярного проветривания квартир путем открывания форточек. В настоящее время в домах по ул. Безыменского и ул. Диктора Левитана регулярно проветривают квартиры 66 и 68 % соответственно (в 2000 году – 50,5 и 51,8 %). Значительно снизилось число «перетопов» весной и осенью: в доме по проспекту Ленина – 4,2 % весной и 1,1 % осенью (в 2000 году – 47,9 % весной и 10,4 % – осенью); в доме по ул. Безыменского – 4,4 и 1,2 % (в 2000 году – 37,3 и 11,9 %); в доме по ул. Диктора Левитана – 4,6 % весной, 1,7 % осенью (в 2000 году – 3,5 % весной и 0,9 % осенью).

Регулирование теплоотдачи отопительных приборов путем установки кранов жителями снизилось до 1 % (в 2000 году было 5 %).

Число жалоб, обращенных в администрацию, снизилось.

В заключение можно отметить, что комфортность проживания в исследованных домах возросла, использование дополнительных мер по подогреву воздуха в квартирах снизилось. Большинство жителей хотят, чтобы температура воздуха в квартирах была бы на 2–3 °C выше нормируемой.

Выводы

1. Современные АИТ обладают высокой энергетической эффективностью, обеспечивают высокую надежность и качество теплоснабжения.

2. АИТ могут разумно дополнять и совершенствовать структуру теплоснабжения российских городов и поселков, в т. ч. и в жилищном секторе.

Основой определения рациональных областей применения АИТ должен служить всесторонний технико-экономический анализ всех звеньев теплоснабжения (источников тепла, тепловых сетей, тепловых пунктов, систем теплопотребления) в рамках перспективных схем развития теплоснабжения регионов.

3. К основным направлениям повышения эффективности АИТ в стране следует отнести:

- Развитие высокотехнологичной отечественной производственной базы оборудования для АИТ, привлечение в страну передовых зарубежных технологий и инвестиций.

- Создание развитой сети ремонтного и сервисного обслуживания АИТ.

- Реализацию современных учетно-биллинговых систем в теплоснабжении, в т. ч. с привлечением к управлению теплоснабжением кондоминиумов, товариществ собственников жилья, домовых комитетов.

В рамках проекта наработан большой интересный материал, и в ближайшее время будет подготовлена к изданию серия книг, посвященная проблемам развития теплоснабжения в России.