Проблемы внедрения поквартирного учета расхода тепла в системах отопления

В. Н. Карпов, главный специалист технического отдела ОАО «Моспроект», otvet@abok.ru

Согласно федеральному закону № 261-ФЗ «многоквартирные дома, вводимые в эксплуатацию с 1 января 2012 года после осуществления строительства, реконструкции, должны быть оснащены… индивидуальными приборами учета используемой тепловой энергии» (статья 13, п. 7) [1].

Это требование не является случайным. Анализ всех возможных мероприятий по экономии тепловой энергии говорит о том, что поквартирный учет расхода тепла на нужды отопления жилых зданий является наиболее эффективным. Это утверждение соответствует действительности по нескольким причинам.

Во-первых, это мероприятие массовое не только потому, что строится много жилых домов. Поквартирный учет можно организовать не только в строящихся, но и в существующих зданиях, системы отопления которых оснащены термостатами. Например, в Москве по проектам только ОАО «Моспроект» таких зданий с момента начала внедрения термостатов выстроено большое количество.

Во-вторых, поквартирный учет запускает новый, доселе неиспользуемый механизм экономии, не технический, а социально-психологический – материальную заинтересованность. Практика внедрения поквартирного учета расхода водопроводной воды показала, что это мероприятие дает эффективность в десятки процентов (нормы расхода воды снизились с 400 л/чел до 285 л/чел, а в реальности еще больше). В эксперименте, проведенном в нескольких городах фирмой «Данфосс», один только слух о том, что в домах оплата будет по потребленному теплу, снизил расход тепла на 40 %.

В-третьих, без материальной заинтересованности другие мероприятия по экономии тепла работают неэффективно. Так, в Москве в последнее время проведены значительные работы по повышению энергоэффективности жилых зданий: наружные стены утеплены, поставлены энергоффективные окна, заменены системы отопления с оснащением отопительных приборов термостатами. Когда были подсчитаны результаты (работа В. И. Ливчака), оказалось, что все мероприятия дали экономию 30 % от планируемого.

Причины, по нашему мнению, здесь следующие.

На всех этапах строительства, начиная от составления нормативных документов до эксплуатации выстроенных зданий, включая определение коэффициентов теплопередачи наружных ограждений, расчет и проектирование систем отопления, изготовление строительных конструкций и строительство здания, изменение систем отопления жильцами и т. п., существуют неустранимые факторы, ухудшающие работу систем отопления. Эти факторы настолько многочисленны и разнообразны, что им можно посвятить отдельную статью. Тем не менее, несмотря на это, все люди должны жить в комфортных условиях.

Имея это в виду, при проектировании опытные инженеры всегда закладывают некоторый запас в системы отопления. Этот запас жизненно необходим (практика массового строительства показала, что без него температуры в помещениях иногда снижаются до +12…+14 °C). Он не всегда востребован, но к перерасходу тепла при наличии термостатов и правильной эксплуатации системы отопления не приводит (термостат не допустит). Однако что происходит в действительности? Жильцы, не имея стимулов к экономии тепла и не обладая элементарными техническими знаниями, открывают термостаты на полную мощность (а максимальная температура, поддерживаемая термостатом, – +26…+28 °C), перегревают комнаты и борются с перегревом – со всем понятными последствиями.

Очевидно, что если мы не обеспечим четкую систему поквартирного учета расхода тепла, все отмеченные выше недочеты лягут тяжелым гнетом на любые наши мероприятия по экономии тепла.

В настоящее время у нас для проектирования имеются четыре системы поквартирного учета расхода тепла на отопление:

• с помощью теплосчетчиков в горизонтальных поквартирных системах отопления;
• с помощью теплосчетчиков в квартирных тепловых пунктах (КТП);
• с помощью датчиков температур на этажестояках и расходомеров в вертикальных однотрубных системах отопления;
• с помощью индикаторов-распределителей, устанавливаемых на отопительных приборах, в вертикальных однотрубных и двухтрубных системах отопления.

К сожалению, каждая из этих систем имеет свои недостатки, которые необходимо учитывать при проектировании и которые в некоторых случаях требуют проведения дополнительных исследований научно-технического плана.

Кажется, чего проще – измерить расход тепла в горизонтальной поквартирной системе отопления с помощью теплосчетчика. Однако при ближайшем рассмотрении оказывается, что не все тут так просто.

Минимальная квартира в наших жилых домах состоит из двух отапливаемых помещений – комнаты (Q = 1000 ккал/ч) и кухни (Q = 500 ккал/ч). При расчетных температурах теплоносителя +95…+70 °C максимальный расход теплоносителя G = 60 л/ч. Однако в двухтрубных системах отопления, которые обычно применяются для поквартирных систем, расход теплоносителя изменяется от максимального до нулевого (в режиме минимум). Паспортные данные теплосчетчиков, наиболее подходящих для поквартирных систем по стоимости, ограничивают минимальный измеряемый расход, как правило, 30 л/ч. Возникает вопрос: что произойдет с учетом тепла, когда начнется инсоляция помещений и расход теплоносителя снизится более чем в два раза? Каждый имеющий водомеры на водопроводе может убедиться, что механические расходомеры начинают работать уже при капельном режиме, однако точность их показаний при этом, возможно, менее требуемых 2%.

Вполне уместно поставить вопрос о проведении исследований по определению неточности показаний теплосчетчиков, основанных на механических водомерах, при малых расходах. Может быть, удастся определить поправочные коэффициенты к их показаниям, которые нужно вводить в программу финансовых расчетов с жильцами. В противном случае, возможно, следует отказаться от применения этого метода учета тепла в одно- и двухкомнатных квартирах или перейти на использование для этих целей водомеров, минимальный расход воды для которых в два раза меньше, чем в теплосчетчиках (ведь квартирные замеры тепла все равно имеют распределительный характер).

Еще более остро стоит эта проблема при применении КТП, в которых происходит нагрев воды горячего водоснабжения (ГВ). Несмотря на то, что в этих пунктах счетчики измеряют суммарный расход тепла на отопление и ГВ, картина здесь еще более удручающая. Во-первых, расход воды горячего водопровода осуществляется не постоянно, в некоторых случаях максимум 2,0–2,5 часа в сутки. Во-вторых, для приготовления этой воды в течение всего отопительного сезона температурный график регулирования теплоносителя, поступающего в КТП, должен иметь нижнюю срезку на +70 °C. Таким образом, при температуре наружного воздуха 0 °C в систему отопления вместо 50-градусной воды будет поступать 70-градусная, максимальный расход теплоносителя снизится до 16–17 л/ч, и даже при этом система будет работать с местными пропусками. Еще меньшие расходы теплоносителя будут при инсоляции квартиры. Точно измерить такие расходы с помощью механических расходомеров вряд ли возможно, а стоимость более точных теплосчетчиков, основанных на ультразвуковых или электромагнитных расходомерах, может оказаться экономически невыгодной. К тому же эти системы требуют эксплуатации такого качества, которое не все эксплуатирующие организации могут предоставить. По нашему мнению, применение КТП возможно только при многокомнатных квартирах в зданиях повышенного класса.

В вертикальных системах отопления организовать поквартирный учет расхода тепла с помощью теплосчетчиков, базирующихся на расходомерах, невозможно. Для этих систем существуют методы, основанные на двух формулах определения теплопроизводительности отопительных приборов:

Q = G · c · (T₁ – T₂), (1)

Q = F · k · ((T₁ + T₂)/2 – t_вн), (2)

где G – расход теплоносителя;
с – теплоемкость воды;
T₁, Т₂ – температуры теплоносителя;
F – площадь излучающей поверхности отопительного прибора;
k – коэффициент теплопередачи;
t_вн – температура внешнего воздуха.

В системе, основанной на первой формуле, на каждом однотрубном этажестояке устанавливается датчик температуры, с помощью которого определяются разности температур теплоносителя T₁ – Т₂ на всех отопительных приборах. Расход теплоносителя определяется с помощью водомера, устанавливаемого на каждом стояке (теплоемкость воды известна). Таким образом определяется теплоотдача всех отопительных приборов системы, данные передаются в расчетный центр, где производится определение сумм платежей. Возможен другой способ и порядок расчетов (через энтальпию), не меняющий сути.

Несмотря на то, что датчики работают с точностью определения температуры 0,05 °C, а расходомеры могут давать неточность всего 2%, вызывают большие сомнения в надежности этого способа следующие соображения.

В отопительный сезон 2011–2012 годов до 15 января (т.е. половину зимы) температура на улице в Москве не опускалась ниже 0 °C. При температурном графике теплоносителя +95…+70 °C температуры воды в системе отопления равны +50…+40 °C. В 25-этажном доме в этом случае перепад температур на этажестояке жилой комнаты будет Т₁ – Т₂ = (50 – 40)/25 = 0,4 °C. Представим себе два отопительных прибора с одинаковой теплопроизводительностью 1000 ккал/ч и действительным перепадом температур, например, 50,0–49,6 °C и 48,0–47,6 °C. Датчики температур, имеющие паспортную неточность, могут замерить эти температуры как 49,95 – 49,65 = 0,3 °C и 48,05 – 47,55 = 0,5 °C. В этом случае теплопроизводительности приборов будут определены как 750 и 1250 ккал/ч, т.е. максимальное расхождение в показаниях будет равно 66,7% (без учета неточности расходомера). Такое большое расхождение не так страшно, как кажется (это максимальное расхождение и равно оно ±33,35%, среднее же расхождение и того меньше – 16,7%), однако в каждом конкретном случае (которые по закону больших цифр наверняка будут) это может вызвать большие нарекания.

По нашему мнению, на одном из домов, оборудованных такой системой учета, следует провести замеры качества определения расходов тепла. Возможно, будет необходимо перейти на более точные датчики температур (иностранные фирмы предлагают для этой цели датчики с точностью 0,03 °C) или предпринять другие меры улучшения этого метода.

Учет тепла с помощью индикаторов-распределителей основан на формуле (2). При этом способе индикатор устанавливается в строго определенном месте отопительного прибора, которое характеризует его среднюю температуру, и он определяет (T₁ + T₂)/2 – t_вн. В базе данных учреждения, осуществляющего расчеты, имеются данные о марках и типоразмерах всех отопительных приборов, от которых зависят F и k. Данные по системам связи передаются в расчетный центр, где по специальным программам рассчитываются суммы платежей.

Если все работает штатно, то такой способ кажется наиболее приемлемым. Однако и он имеет осложнения, которые могут препятствовать его внедрению и которые необходимо учитывать при выборе способа поквартирного учета.

Во-первых, для его реализации требуются специальные фирмы, которые должны определить места установки индикаторов (обычно в этом помогают иностранные коллеги), следить за базой данных отопительных приборов, в случае необходимости осуществлять установку индикаторов, осуществлять расчеты с потребителями (обычно это делают биллинговые фирмы).

Во-вторых, индикаторы, установленные на отопительных приборах, не фиксируют или неверно фиксируют теплоотдачу стояков, особенно когда приборы отключены в режиме минимум.

В-третьих, влияние жильцов на показания датчиков более вероятно, чем в других системах.

Кроме того, при выборе фирмы-поставщика нужно иметь в виду, что иногда фирма снижает стоимость оборудования за счет того, что расчеты по платежам потребитель может осуществлять только с ее помощью. Таким способом она отыгрывается на биллинговых услугах.

По нашему мнению, отмеченные выше вопросы следует разрешать с помощью научно-исследовательских организаций, которые имеют необходимое для этого оборудование и специалистов соответствующей квалификации. В план НИОКР, кроме этих тематик, следует включить работу по определению эффективности поквартирного учета и влиянию его на экономию тепла. В настоящее время цифра эффективности колеблется от 10%, которые разрешает предусматривать Мосгосэкспертиза при составлении энергетического паспорта здания, до 40–60%, которые озвучивает ОАО «Данфосс» (эти цифры получены в их экспериментах, 40% – средний показатель, 60% – максимальный, полученный у наиболее экономных потребителей). Эксперимент должен учитывать только фактор поквартирного учета, а не сумму нескольких факторов (термостаты + балансировочные клапаны + АУУ и т.д.), и проводиться не в элитном, а в обычном доме с рядовыми жителями.

Желательно провести также работу, которая помогла бы определить, какая из систем учета лучшая и поэтому может быть рекомендована для предпочтительного применения.

Одновременно с техническими вопросами существует еще одна организационная проблема, которая может существенно повлиять на получаемый эффект. Если жильцы будут расплачиваться за потребленное тепло по результатам прошлого года, то стимул для экономии этого ресурса значительно ослабеет. Очень важно, чтобы результат действий по экономии тепла незамедлительно подтверждался финансово.

О необходимости некоторых законодательных инициатив говорит печальная практика внедрения аналогичного оборудования в других инженерных системах. Квартирные водомеры мы стали предусматривать в проектах с конца девяностых годов, и только недавно стали по ним рассчитываться, и то не везде. Расчет за тепло по домовым теплосчетчикам начался тогда, когда первые установленные счетчики уже сгнили, и их пришлось в массовом порядке заменять. Для избежания подобного имеет смысл с самого начала установить какую-то ответственность в тех случаях, когда смонтированные системы учета не используются эксплуатирующими организациями. Необходимы также санкции за намеренную порчу жильцами оборудования учета.

Реальная экономия тепла может быть значительно больше, если нам удастся ликвидировать потрясающую неграмотность наших сограждан в вопросах повседневной эксплуатации систем отопления. Заменяя отопительные приборы, жильцы могут полностью вывести систему из строя. О том, что можно и нужно делать с термостатами, зачастую не знают даже специалисты по отоплению. Имеется необходимость разъяснения этих вопросов с помощью средств массовой информации, возможно, телевидения.

Как видим, существует целый ряд проблем на пути внедрения поквартирного учета расхода тепла на отопление. В то же время, все остальные мероприятия по экономии тепла (включая «зеленые» стандарты, строительство единичных домов с усложненными инженерными системами, вплоть до домов с нулевым теплопотреблением) в масштабах города не могут дать эффект, по масштабам сравнимый с поквартирным учетом в строящихся и существующих зданиях. Более того, все другие мероприятия (утепление домов, насыщение инженерных систем самым современным оборудованием и т.п.) без поквартирного учета не дадут полного эффекта, на который мы рассчитываем.

Очевидно, имеется настоятельная необходимость специальной городской программы по внедрению именно систем поквартирного учета тепла. В этой программе должны быть учтены как НИОКР, так и некоторые законодательные акты, организационные и образовательные мероприятия. Идеально, если в результате были бы составлены СП или рекомендации по проектированию этих систем.

В заключение хочется сказать, что чем раньше и глубже мы займемся этой проблематикой, тем более реальны и впечатляющи будут результаты экономии тепла в масштабах города. Особенно это относится к НИОКР. Структуры, которые планируют эти работы, не должны ждать, когда ту или иную тему заявят НИИ, а заказывать их соответствующим институтам.

Литература

1. Федеральный закон № 261-ФЗ от 23.11.2009 «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации».