CC BY
19Научно-технический и производственный журнал
-------ЖИЛИЩНОЕ ---
СТРОИТЕЛЬСТВО
Heat protection of buildings
УДК 699.86
О.Д. САМАРИН, канд. техн. наук ([email protected])
Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет (129337, г. Москва, Ярославское ш., 26)
Об обоснованном определении границ отопительного сезона
Рассмотрены действующие в настоящее время в России принципы определения моментов начала и конца отопительного сезона в зависимости от поведения среднесуточной температуры наружного воздуха. Показано, что несоответствие реального режима работы тепловых сетей требуемому по климатическим параметрам приводит к ухудшению комфортности внутреннего микроклимата и к дополнительным материальным и энергетическим затратам на системы искусственного охлаждения. Приведены климатические данные апреля для г. Москвы за последние восемь лет, позволяющие выявить необходимый срок отключения централизованного теплоснабжения на нужды отопления в соответствии с действующими правилами. Полученные даты сопоставлены с моментами фактического прекращения теплоподачи, и на основе их расхождения с требуемыми произведена количественная оценка перерасхода тепловой энергии в относительном выражении.
Ключевые слова: отопительный сезон, теплопотери, теплопоступления, температура, комфортность.
Для цитирования: Самарин О.Д. Об обоснованном определении границ отопительного сезона // Жилищное строительство. 2017. № 1-2. С. 33-35.
O.D. SAMARIN, Candidate of Sciences (Engineering) ([email protected]) Moscow State University of Civil Engineering (National Research University) (26, Yaroslavskoye Highway, 129337, Moscow, Russian Federation)
On Substantiated Definition of Heating Season Boundaries
The valid principles at the present time in Russia are considered for determining the moments of the beginning and end of the heating season depending on the behavior of the average daily outdoor temperature. It is shown that the discrepancy between the real mode of operation of heat networks to the required one on the climatic parameters leads to deterioration of indoor climate comfort and to additional material and energy-related costs for artificial cooling. The climate data for April in Moscow are given over the past eight years, allowing to identify the required period of disconnection of centralized heat supply for heating in accordance with the applicable rules. Received date associated with moments of actual termination of air heating, and on the basis of their discrepancy with the required ones the quantitative estimation of thermal energy overexpenditures is made in the relative expression.
Keywords: heating season, heat losses, heat ingresses, temperature, comfort.
For citation: Samarin O.D. On substantiated definition of heating season boundaries. Zhilishchnoe Stroitel'stvo [Housing Construction]. 2017. No. 1-2, pp. 33-35. (In Russian).
Вопрос о своевременном начале и окончании отопительного сезона имеет существенное значение как с точки зрения обеспечения необходимой комфортности микроклимата отапливаемых помещений, так и исходя из необходимости сокращения потребления теплоты с целью экономии энергетических ресурсов. Последнее особенно актуально в настоящее время в связи с исчерпанием источников ископаемого органического топлива и имеющейся тенденции к повышению его стоимости, несмотря на все текущие колебания. Поэтому вопросам повышения энергоэффективности зданий и сооружений при их строительстве и эксплуатации и методам нормирования энергосберегающих мероприятий уделяли внимание многие авторы как в нашей стране, так и за рубежом [1-6].
Рассматриваемая проблема в основном сводится к так называемым «перетопам» в начале и конце отопительного периода, когда фактическая теплоотдача отопительных приборов превышает текущую теплопотребность помещений, равную разности теплопотерь и теплопоступлений. Разумеется, такая ситуация может сложиться и в зимние месяцы, особенно с учетом происходящего потепления климата. Однако в этом случае заведомо известно, что по-
1-2 2017 ^^^^^^^^^^^^^
добные случаи являются кратковременными, а комфорта можно добиться, например, за счет использования тепловой инерции ограждений, снижения температуры притока в системе вентиляции, использования режима «свободного охлаждения» в системах кондиционирования воздуха и другими способами, не приводящими к дополнительным энергозатратам. Поэтому в статье речь пойдет о преждевременном, необоснованном в полной мере начале и особенно слишком позднем окончании отопительного сезона. Дело в том, что теплопоступления в помещения от солнечной радиации уже в апреле являются достаточно значительными, поэтому задержка с отключением теплоснабжения приводит к еще более ощутимому дискомфорту, чем слишком позднее его включение. Тем более что борьба с теплоиз-бытками значительно сложнее, чем с теплонедостатками, поскольку требует специальных систем охлаждения, которые являются энергоемкими и достаточно дорогими, а потому реализуемыми далеко не для всех объектов.
Следует, правда, заметить, что в зданиях, построенных в последние годы, данный недостаток в значительной мере преодолевается установкой автоматических терморегуляторов у отопительных приборов, которая в соответствии с
- 33
Тепловая защита зданий
ц м .1
Научно-технический и производственный журнал
Температура наружного воздуха в Москве в апреле 2008-2015 гг.
Число месяца Год
2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015
1 4,9 3,2 8,1 -0,9 0,9 0,9 -1,9 0,5
2 6 1,4 9 2,5 -0,3 4,5 -2,8 2,6
3 8,5 0,6 8,2 7,9 0,4 1,9 -0,3 1,4
4 10,2 1 7,9 6,4 1,2 1,4 0,3 2,4
5 11,3 -0,4 7,7 4,9 0,1 3,2 -0,6 2,3
6 11,4 4,9 8,7 4,9 1,5 2,9 4,8 2,4
7 12,8 2,7 9,3 3,8 0,6 0,5 5,5 3,9
8 13,3 0 10,6 3,4 3,2 1,8 3,1 4,5
9 10,5 -0,3 7,9 0,9 3 1,6 1,7 4,3
10 13,5 0 8 2,5 2,1 1,9 0,6 6,9
11 16,6 2,6 8 1,8 3,3 2,7 2,1 9,6
12 12,7 6,3 7,2 0,7 4,5 4 5,6 10,6
13 12,3 6,7 5,3 1,6 3,5 4 8,5 10,1
14 9,5 7,4 8 2,2 6,9 7,5 5,1 6,6
15 3,7 9,8 8,4 4,3 8,1 00 с» 8,7 4,4
16 4,2 2,8 9,7 4,9 13 10,1 8,7 3,4
17 4,1 2 9,9 5,9 14,8 11 7,8 4,9
18 6,6 4 8,6 7,3 8,3 12,4 8,2 3,9
19 8,1 0,2 12,1 4,1 8,1 15,6 11 0
20 5,7 1,8 10,9 3,2 11 11,7 12,9 -0,1
21 5,7 0,2 10,6 5,9 15,1 6,8 14,9 3,5
22 5,8 0,6 10,5 10,4 15,1 5,4 16,9 5,1
23 6,3 3,8 5,8 10,5 13,7 5,8 13,2 6,9
24 6,9 6,5 7 11,6 15 6,4 6,4
25 9,7 о> со 4,1 12,3 15,1 5,2 8,5 6,9
26 11,2 13,9 3,4 12,8 16,3 8 7,6 8,3
27 11,9 16,4 6,7 14,5 15,5 10,5 10,3 13
28 12,8 17,5 8,5 16,2 18,1 6,9 14,5 15,6
29 13,5 18,8 8,6 12,9 17,1 8,1 14 18,4
30 13,8 10,9 10,6 13 9,9 10,4 15,6 13
требованиями СП 60.13330.2012 «Актуализированная редакция СНиП 41-01-2003 «Отопление, вентиляция и кондиционирование» является в настоящее время обязательной. Но, во-первых, даже при полном отключении подачи теплоносителя в отопительные приборы остается некоторый тепловой поток от проложенных через помещение трубопроводов, а также от самого прибора в силу его тепловой инерции. Во-вторых, до сих пор значительную, если не большую, часть отапливаемых объектов составляют здания, сооруженные до 1995 г., в первую очередь жилые. Как правило, в них автоматическое регулирование теплоподачи не предусмотрено, а системы отопления являются преимущественно однотрубными, по своей конструкции практически не допускающие такого регулирования.
В настоящее время моменты начала и окончания отопительного сезона, а именно спустя пять суток после устойчивого понижения или, наоборот, повышения среднесуточной температуры наружного воздуха относительно граничной величины +8оС, регламентируются Постановлением Правительства РФ № 354 от 6 мая 2011 г. Оно фактически закрепляет сложившуюся практику, которая основана на исследовании энергетического баланса подавляющего большинства объектов жилого и гражданского назначения. Не будем подвергать ее сомнению, а обратимся к анализу реальных климатических данных для г. Москвы. В табл. 1
Таблица1 приведены значения среднесуточной наружной температуры в апреле за последние восемь лет по данным источника http://www.pogodaiklimat.ru/monitor. php?id=27612&month=4 &уеаг=2008 ... 2015. Светло-серым фоном выделены даты начала более или менее устойчивого превышения над уровнем +8, а темно-серым - последующие интервалы, когда в результате похолоданий температура опять оказывается ниже этого значения. Легко видеть, что по продолжительности все эти периоды не длиннее пяти суток, поэтому, вообще говоря, их можно было бы и не принимать во внимание.
На основании приведенных данных можно определить требуемые даты окончания отопительного периода, указанные в табл. 2. Для сравнения там же отмечены фактические сроки прекращения централизованного теплоснабжения по сведениям http://energovopros. ги /issledovania/2337/2384/24511/.
В работе [7], однако, фактически отстаивается подход, в соответствии с которым необходимо продолжать подачу теплоты в апреле, даже если уже был период, когда среднесуточная температура в течение пяти суток превышала +8о. Правда, используемые там данные относятся к интервалу 2000-2010 гг., однако и здесь, как нетрудно убедиться, последующие случаи с понижением температуры ни разу не становятся длиннее пяти дней подряд. Из табл. 2 видно, что среднее запаздывание фактической даты прекращения теплоподачи по сравнению с климатически обоснованным сроком составляет 7,25 сут. Можно приближенно оценить получаемое при этом увеличение градусо-суток отопительного периода, если считать, что на протяжении всей этой недели наружная температура составит ровно +8о. Для жилого здания с внутренней температурой +20о по ГОСТ 304094-2011 «Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях» получим Д(ГС0П)=(20-8)-7,25=87 Ксут. При этом в целом уровень ГСОП тогда составляет (20+2,2)205=4551 Ксут, если принять среднюю продолжительность отопительного периода в Москве равной 205 сут, а среднюю наружную температуру -2,2о по СП 131.13330.2012 «Актуализированная редакция СНиП 23-01-99* «Строительная климатология». Таким образом, задержка с отключением теплоснабжения приводит к перерасходу тепловой энергии в размере как минимум 87-100/4551 = 1,9%.
Возможно, это и не слишком значительная величина, и последствия рассматриваемой проблемы в большей степени связаны с ухудшением комфортности микроклимата помещений, хотя и это очень важно. Вероятно, это даже лежит на первом плане, так же как и упомянутое ранее повышение нагрузки на системы искусственного охлаждения, которое, однако, оценить несколько сложнее.
34
1-22017
Научно-технический и производственный журнал
-------ЖИЛИЩНОЕ ---
строительство
Heat protection of buildings
Таблица 2
Моменты окончания отопительного периода в Москве в 2008-2015 гг.
Источник Год
2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 Среднее
Из табл. 1 07 апр. 29 апр. 18 апр. 26 апр. 19 апр. 19 апр. 22 апр. 30 апр. 21,25 апр.
Фактически 29 апр. 28 апр. 1 мая 28 апр. 22 апр. 30 апр. 30 апр. 30 апр. 28,5 апр.
Разность, сут 22 -1 12 2 3 11 8 0 7,25
Таблица 3
Моменты начала отопительного периода в Москве в 2007-2014 гг.
Источник Год
2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 Среднее
По среднесуточной температуре* 14 окт. 29 окт. 05 окт. 04 окт. 18 окт. 13 окт. 30 сен. 06 окт. 11 окт.
Фактически** 05 окт. 24 сент. 29 сент. 28 сент. 28 сент. 06 окт. 23 сент. 28 сент. 28,9 сент.
Разность, сут 9 35 6 6 20 7 7 8 12,1
* http://www.pogodaiklimat.ru/monitor.php?id=27612&month=9 ... 10 &year=2007 ... 2014. ** По данным различных источников.
Однако для моментов начала отопительного периода ситуация оказывается еще более сложной. Соответствующие данные приведены в табл. 3. Они получены тем же способом, что и для апреля.
При этом среднее увеличение ГСОП составит уже Д(ГСОП)=(20-8)-12,1=145,2 Ксут, или уже 145,2-100/4551=3,2%, а в сумме с превышением в апреле получаем 5,1%, что уже достаточно заметно. В этом смысле можно отметить работу [8], где приводятся обоснованные данные по фактическому уровню ГСОП, который определяется в конечном счете в зависимости от интенсивности теп-лопоступлений в помещения. Однако любое, даже незначительное энергосбережение имеет смысл, если оно не требует никаких дополнительных капитальных затрат, что в данном случае как раз и имеет место. Представляется, что данные соображения должны быть более существенными, чем интересы поставщиков топливно-энергетических ресурсов.
Список литературы
1. Гагарин В.Г., Козлов В.В. Теоретические предпосылки расчета приведенного сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций // Строительные материалы. 2010. № 12. С. 4-12.
2. Гагарин В.Г., Дмитриев К.А. Учет теплотехнических не-однородностей при оценке теплозащиты ограждающих конструкций в России и европейских странах // Строительные материалы. 2013. № 6. С. 14-16.
3. Самарин О.Д. Энергетический баланс гражданских зданий и возможные направления энергосбережения // Жилищное строительство. 2012. № 8. С. 2-4.
4. Самарин О.Д., Федорченко Ю.Д. Влияние регулирования систем обеспечения микроклимата на качество поддержания внутренних метеопараметров // Вестник МГСУ. 2011. № 7. С. 124-128.
5. Robert Dylewski, Janusz Adamczyk. Economic and ecological indicators for thermal insulating building investments // Energy and Buildings. 2012. No. 54, рр. 88-95.
6. Allan Hani, Teet-Andrus Koiv. Energy Consumption Monitoring Analysis for Residential, Educational and Public Buildings // Smart Grid and Renewable Energy. Vol. 3. No. 3. 2012, рр. 231 - 238.
7. Jedinak Richard. Energy Efficiency of Building Envelopes // Advanced Materials Research (Vol. 855). 2013, рр. 39-42.
1-2'2017 ^^^^^^^^^^^^^
8. Ливчак В.И. Длительность отопительного периода для многоквартирных домов и общественных зданий. Режим работы систем отопления и вентиляции (с учетом ISO 13790:2008 и актуализированной редакции ГОСТ Р 13790) // Энергосбережение. 2013. № 6. С. 22-27.
9. Наумов А.Л., Смага Г.А., Шилькрот Е.О. Определение годовых расходов энергии на эксплуатацию зданий // АВОК. 2010. № 4. С. 16-23.
References
1. Gagarin V.G., Kozlov V.V. Theoretical reasons for calculation of reduced thermal resistance of building enclosures. Stroitel'nye materialy [Construction materials]. 2010. No. 12, рр. 4-12. (In Russian).
2. Gagarin V.G., Dmitriev K.A. Account of thermal nonuniformities during estimation of thermal performance of building enclosures in Russia and European countries. Stroitefnye materialy [Construction materials]. 2013. No. 6, рр. 14-16. (In Russian).
3. Samarin O.D. Energeticheskiy balans grazhdanskikh zdaniy i vozmozhnye napravleniya energosberezheniya [The energy balance of public buildings and possible ways of energy saving]. Zhilishchnoye stroitefstvo [Housing Construction]. 2012. No. 8, рр. 2-4. (In Russian).
4. Samarin O.D., Fedorchenko Y.D. The Influence of Microclimate Control Systems on the Grade of Maintenance of Internal Air Parameters. Vestnik MGSU. 2011. No. 7, рр. 124-128. (In Russian).
5. Robert Dylewski, Janusz Adamczyk. Economic and ecological indicators for thermal insulating building investments // Energy and Buildings. 2012. No. 54, рр. 88-95.
6. Allan Hani, Teet-Andrus Koiv. Energy Consumption Monitoring Analysis for Residential, Educational and Public Buildings // Smart Grid and Renewable Energy. Vol. 3. No. 3. 2012, рр. 231-238.
7. Jedinak Richard. Energy Efficiency of Building Envelopes // Advanced Materials Research (Vol. 855). 2013, рр. 39-42.
8. Livchak V.I. Duration of the heating season for multy-storey dwellings and public buildings. The regime of operation of heating and ventilation systems (considering ISO 13790:2008 and actualized edition of GOST R 13790. Energosberezheniye. 2013. No. 6, рр. 22-27. (In Russian).
9. Naumov A.L.,Smaga G.A., Shilkrot Ye.O. Determination of annual energy consumption for building operation. AVOK. 2010. No. 4, рр. 16-23. (In Russian).
- 35
