CC BY
15Научно-технический и производственный журнал
-------ЖИЛИЩНОЕ ---
СТРОИТЕЛЬСТВО
УДК 699.86
В.Я. КОТИН, главный специалист архитектурно-технического отдела, Московский научно-исследовательский и проектный институт типологии, экспериментального проектирования (ГУПМНИИТЭП) (Москва)
Анализ теплового баланса жилых зданий по проектам московских массовых серий
Проведение анализа теплового баланса жилых зданий московских массовых серий связывается с проблемой «бумажной экономии», существо которой состоит в том, что ожидаемая экономия тепловой энергии на отопление и вентиляцию в результате улучшения тепловой защиты ограждающих конструкций не достигает расчетной величины. Объясняется это явление неверным нормативом удельного расхода тепловой энергии жилых зданий в расчете на 1 м2 площади квартир, а также заниженным нормированием расхода тепловой энергии на вентиляцию и другими недостатками действующих норм. Показано, что рассматриваемая проблема усугубится, если еще больше ужесточить нормативные требования к теплозащитным свойствам оболочки жилых зданий.
Ключевые слова: тепловая защита зданий, расход тепловой энергии на отопление, отопительный период, нормативы.
Анализ теплового баланса массовых серий жилых зданий проводился в связи с появившимися в последнее время сведениями о том, что в жилых домах, запроектированных по требованиям второго этапа энергосбережения, фактический расход тепловой энергии на отопление значительно превышает расчетный уровень.
Более двух лет назад в письме Москомэкспертизы от 3.09.09 г. № МКЭ-2/1403 мэру Москвы Ю.М. Лужкову указывалось, что, по мнению Москомэкспертизы, экономия тепловой энергии в построенных и капитально отремонтированных жилых домах реально не достигает расчетной величины. Необходимо проведение организационных мероприятий, для того чтобы она была фактической, а не на бумаге». В приложении к письму приводились данные о том, что ожидаемая экономия тепловой энергии на отопление в течение отопительного периода реализуется только на одну треть, а фактический годовой расход тепла на отопление составляет 143 кВт • ч/м2 площади квартир, в полтора раза превышая нормируемый 95 кВт • ч/м2. При этом не подвергался сомнению уровень нормативов теплопотребления жилых зданий, предназначенных для обоснования их тепловой защиты на проектной стадии, а не для расчета фактического тепло-потребления. Также не раскрывалась главная причина «бумажной экономии» - многочисленные недостатки норм тепловой защиты зданий, о которых МНИИТЭП неоднократно сообщал в Мосгосэкспертизу и НИИ строительной физики в ответ на неправомерные замечания к проектам института.
Например, МНИИТЭП в письме от 18.04.2005 г. № 829 в НИИ строительной физики просил использовать нормативы удельного расхода тепловой энергии на отопление жилых зданий (первая строка таблицы 9 СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий») в расчете на 1 м3 отапливаемого объема вместо заниженного норматива в расчете на 1 м2 площади квартир. Разрешение этого вопроса намечено только в настоящее время, спустя более шести лет, в проекте актуализированной редакции СНиП 23-02.
Натурные обследования жилых домов в Москве, построенных после 2000 г. в соответствии со вторым этапом повышения теплозащиты, удельные затраты тепловой энергии на отопление и вентиляцию которых не должны были превышать 95 кВт • ч/(м2- год) за отопительный сезон, показали, что в реальности они потребляют 160 кВт • ч/(м2-год) и более [1].
Разрыв между фактическим и расчетным теплопотре-блением в действительности окажется еще более значительным в сравнении с указанным в процитированном письме Москомэкспертизы и [1 ], поскольку в расчетах не могли учитываться происшедшие смягчения климатических условий.
Чтобы явные дефекты нормативных документов не бросались в глаза, авторы МГСН 2.01-99 и СНиП 2302-2003 распространяют информацию, которая может ввести в заблуждение даже специалистов. Например, муссируется тезис, что российские территориальные нормы наиболее близки к немецким EnEV, в то время как ничего общего в подходах к обоснованию тепловой защиты зданий в сравниваемых нормах нет [2]. Так, кратность воздухообмена в жилых зданиях в нормах ФРГ [3] нормируется, а в МГСН 2.01-99 и СНиП 23-02-2003 не нормируется и по расчетам оказывается значительно ниже нормативов ФРГ. Еще одна неточность в интерпретации нормативных документов заключается в том, что отапливаемый объем здания и площадь отапливаемых помещений якобы нельзя использовать в нормировании удельного теплопотребления жилых зданий. Это мнение высказывает один из разработчиков МГСН 2.01-99 и действующего СНиП 23-02-2003 В.И. Ливчак [4]. Тем не менее этот показатель в течение многих лет используется не только в практике нормирования в ФРГ, но и в московских областных территориальных нормах ТСН НТП-99 МО.
Поскольку кратность воздухообмена очень сильно влияет на теплопотребление отопительной системы, наиболее заметно проявились различия в подходах к нормированию воздухообмена в жилых зданиях. В приведенном
1'2012
19
ц м .1
Научно-технический и производственный журнал
в проекте «Энергетического паспорта проекта здания к СНиП 23-02-2003, МГСН 2.01 и МГСН 4.19», разработанном АВОК и НИИСФ в 2009 г. примере энергетического паспорта проекта многоквартирного жилого здания расчетная кратность воздухообмена составляет 0,284 ч-1, т. е. не достигает половины минимальной кратности 0,6 ч-1, установленной нормами ФРГ [3]. Расчеты показывают, что при кратности воздухообмена 0,6 ч-1 расход тепловой энергии на отопление и вентиляцию в рассмотренном примере возрастет с 82 до 144 кВт • ч/(м2-год), т. е. в 1,75 раза.
В МГСН 2.01-99 и СНиП 23-02-2003 нормативы воздухообмена в среднезимних условиях те же, что и в условиях наиболее холодной пятидневки, что также обусловливает их занижение. Недоверие к нормативам воздухообмена основывается еще на ряде несуразностей. Среди них: отнесение коэффициентов учета влияния встречного теплового потока ко всему объему вентилируемого воздуха (МГСН 2.01-99); введение понижающего коэффициента 0,75 на неодновременное проветривание помещений в расчетах годового расхода тепловой энергии на вентиляцию квартир [5]; взаимоисключающие нормативы теплопотребления отопительной системы жилых зданий, гостиниц и общежитий первой строки таблицы 9 СНиП 23-02-2003; терминология и правила расчета строительного объема и площадей жилых зданий, противоречащие соответствующим главам строительных норм и правил, а также ряд других.
Проведенная в 2010 г. корректировка серий полносборных панельных зданий с целью выполнения требований по энергосбережению в соответствии с постановлением Правительства Москвы от 5.10.2010 г. № 900-ПП «О повышении энергетической эффективности жилых, социальных и общественно-деловых зданий в городе Москве и внесении изменений в постановление Правительства Москвы от 9 июня 2009 г. № 536-ПП» была ориентирована, как этого требовало постановление, на повышение энергетической эффективности проектов. Поэтому корректировка проектов не могла разрешить проблему «бумажной экономии», порожденную не проектами, а неверными нормами тепловой защиты жилых зданий. Более того, установленные постановлением целевые показатели повышения теплозащиты наружных ограждающих конструкций многоквартирных домов в сравнении с нормами, действующими до 1.10.2010 г., а также показатели снижения расхода тепловой энергии на отопление и вентиляцию за отопительный период на 25% еще явственнее обозначили проблему, поскольку для откорректированных проектов с усиленной тепловой защитой наружных ограждающих конструкций доля расхода тепла на вентиляцию в тепловом балансе здания возросла. Повышение теплозащитных свойств оболочки в создавшихся условиях одновременно усиливает проблему «бумажной экономии», поскольку корни этой проблемы лежат в сфере вентиляции и бытовых теплопоступлений, там, где в нормах допущены ошибки.
Основные изменения методики, которые должны быть приняты на основании проведенного анализа теплового баланса зданий:
• в качестве основной расчетной единицы для подсчета показателей удельного теплопотребления qdes должен быть принят 1 м3 отапливаемого объема здания, поскольку используемая в действующем СНиП 23-02-2003 «площадь квартир» в качестве расчетной единицы непригодна [6];
• вместо известных четырех составляющих теплового баланса здания должны быть приняты принципиально различные две составляющие [7, 8]:
- трансмиссионные теплопотери с учетом теплопоступ-лений от солнечной радиации qтS, кВт• ч/(м3-год), которые зависят от теплозащитных качеств наружных ограждающих конструкций;
- расход тепла на вентиляцию, не компенсируемый бытовыми теплопоступлениями, не зависящий от теплозащитных качеств наружных ограждающих конструкций qL|, кВт• ч/(м3-год);
• плотность воздуха в расчетах расхода тепловой энергии на вентиляцию должна быть принята соответствующей средней за отопительный период температуре наружного воздуха вместо неверно установленной в СНиП 23-02-2003 плотности при средней температуре внутреннего и наружного воздуха;
• бытовые теплопоступления должны быть подсчитаны в расчете 30 м3/ч (10 м2 площади жилых помещений) на заселяемого вместо неверно нормируемых в СНиП 23-02-2003 в расчете на 1 м2 проектной площади жилых помещений;
• для соблюдения условий сопоставимости в тепловом балансе различных редакций проекта должны быть:
- устранены ошибки, допущенные при обосновании тепловой защиты серий жилых зданий и заметно влияющие на показатели теплового баланса;
- тепловой баланс подсчитан для различных редакций проектов по правилам Приложения «Г» СНиП 23-02-2003 без учета принятого в проектах понижающего коэффициента 0,9 для поквартирного учета тепловой энергии на отопление.
В рамках предпринимаемой гармонизации СНиП 2302-2003 с европейскими нормами следовало бы гармонизировать его также в части нормирования воздухообмена с нормами ФРГ [3], которыми минимальная кратность воздухообмена 0,6 ч-1 установлена для случая, когда предусматриваются натурные испытания воздухопроницаемости наружных ограждающих конструкций при разности давления 50 Па. Если натурные испытания не предусматриваются, минимальная кратность воздухообмена предусмотрена равной 0,7 ч-1.
Результаты достигнутых показателей удельного тепло-потребления жилых зданий на отопление иллюстрируются на примерах многоэтажных зданий - представителей серий П44Т, П3М и П46М, запроектированных по нормам МГСН 2.01-99 и СНиП 23-02-2003, после получения положительных заключений Мосгосэкпертизы в части тепловой защиты в 2006 г., затем после их корректировки в соответствии с постановлением № 900-ПП с повышенными показателями тепловой защиты в 2011 г.
Для откорректированных в соответствии с постановлением № 900-ПП проектов кроме основного варианта, основывающегося на нормативах воздухообмена СНиП 23-02-2003, рассчитан дополнительный (прогнозируемый) вариант теплового баланса при минимальной кратности воздухообмена 0,6 ч-1, принятой в нормах ФРГ [3].
Подсчет составляющих теплового баланса домов-представителей и учет их в удельном расходе тепловой энергии на отопление в течение отопительного периода выполнены по правилам Приложения «Г» СНиП 23-02-2003. Результаты расчетов сведены в таблицу.
20
12012
Научно-технический и производственный журнал
Тепловой баланс жилых домов - представителей массовых серий Москвы
Составляющие теплового баланса П44Т/17Н1 П3М/17Н1 П46М/14Н1 Усредненные показатели
кВт ■ ч/ (м3- год) % кВт ■ ч/ (м3год) % кВт ■ ч/ (м3-год) % кВт ■ ч/ (м3-год) %
Запроектированные по МГСН 2.01-99 и СНиП 23-02-2003
qTs 15,48 60 14,01 59 14,89 58 14,79 59
Яы 10,34 40 9,86 41 10,81 42 10,34 41
25,82 100 23,87 100 25,7 100 25,13 100
Откорректированные по постановлению Правительства Москвы от 5.10.2010 № 900-ПП
Ят-s 9,82 53 9,67 53 10,33 54 9,94 53
Я- 8.84 47 8,64 47 8,63 46 8,7 47
qh 18,66 100 18,31 100 18,96 100 18,64 100
Прогнозируемый тепловой баланс при кратности воздухообмена 0,6 ч-1
Ят-s 9,82 41 9,67 41 10,33 41 9,94 41
Я- 14,19 59 14,1 59 14,79 59 14,36 59
qh 24,01 100 23,77 100 25,12 100 24,3 100
Удельные показатели теплопотребления проектов-представителей массовых серий при кратности воздухообмена 0,6 ч-1 корреспондируются с требованиями проекта актуализированной редакции СНиП «Тепловая защита зданий» по нормируемой (базовой) удельной характеристике расхода тепловой энергии на отопление и вентиляцию зданий в 12 этажей и выше 0,29 Вт/(м3 • оС), что соответствует 0,024x4600x0,29=32,02 кВт • ч/(м3-год) и таблице 9 действующего СНиП 23-02-2003 25x4600/3600=31,94 кВт • ч/(м3-год). С учетом требования постановления № 900-ПП о снижении годового теплопотребления отопительной системы на 25% нормируемый расход тепловой энергии на отопление и вентиляцию составит 32x0,75=24 кВт • ч/(м3-год).
Корректировка проектов по постановлению № 900-ПП привела к снижению годового теплопотребления жилых зданий в среднем на одну четверть. При этом трансмиссионные теплопотери с учетом теплопоступлений от солнечной радиации в среднем снизились на одну треть, в том числе за счет снижения норматива ГСОП с 4943 до 4600оС • сут.
При сохранении существующих нормативов воздухообмена удельный расход тепловой энергии на естественную вентиляцию, не компенсируемый бытовыми теплопоступле-ниями, снизится на 16% за счет снижения нормируемого показателя ГСОП при сохранении нормируемой для Москвы длительности отопительного периода 214 сут. При воздухообмене 0,6 ч-1 расход тепловой энергии на вентиляцию, не компенсируемый бытовыми теплопоступлениями, возрастет в 1,6 раза.
При сохранении действующих нормативов воздухообмена фактическое годовое теплопотреблениие жилых зданий с естественной вентиляцией, не оснащенных по-
Подписка на электронную версию
Актуальная информация для всех работников строительного комплекса Uli И ш
h ittp:/ ¡ournal.ri fsr n.r u/
квартирным учетом тепла, может превысить расчетное примерно на 30%, а при расчетной экономии тепловой энергии на отопление в размере 25% будет реализовы-ваться примерно 5%.
Для устранения условий возникновения «бумажной экономии» рекомендуется для жилых зданий нормировать кратность воздухообмена не ниже 0,6-0,7 ч-1, отказаться от нормирования тепловой энергии на отопление на квадратный метр площади квартир, как это предпринято в проекте актуализированной редакции СНиП, и устранить другие отмеченные недостатки действующего СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий».
Список литературы
1. Васильев Г.П. Нужен ли энергосбережению контроль? // АВОК. 2011. № 6. С. 4-8.
2. Котин В.Я. Нормы тепловой защиты зданий: мифы и реальность // Промышленное и гражданское строительство. 2009. № 8. С. 54-58 (Ч. 1). № 9. С. 42 (Ч. 2).
3. EnEV, Ausgabe: 24. Juli 2007. Verordnung über energiesparenden Wärmeschutz und energiesparende Anlagentechnik bei Gebäuden (Energieeinsparverordnund - EnEV) Veröffentlicht in: BGBl I, 2007, Nr. 34, S. 1519-1563.
4. Дискуссионный вопрос: каким быть СНиПу по тепловой защите зданий? (Интервью вице-президента АВОК
B. Ливчака) // Строительная газета. 2011. № 40. С. 5.
5. Пособие к МГСН 2.01-99. Энергосбережение в зданиях. Вып. 1. Проектирование теплозащиты жилых и общественных зданий. М.: ГУП «НИАЦ», 2000.
6. Котин В.Я. Об использовании показателей объемов и площадей жилых зданий в удельных эксплуатационных расходах энергоносителей // Промышленное и гражданское строительство. 2010. № 12. С. 27-28.
7. Котин В.Я. О распределении постоянных расходов тепловой энергии на отопление по квартирам, оборудованным квартирными счетчиками // Промышленное и гражданское строительство. 2009. № 12. С. 10-12.
8. Котин В.Я., Орлова О.И., Беляев В.С. Концепция модернизации норм тепловой защиты жилых зданий // Промышленное и гражданское строительство. 2010. № 8.
C. 52-56.
12012
21
