ОЦЕНКА ЗАТРАТ ПРИ НАРУШЕНИИ ТЕПЛОВОГО РЕЖИМА МНОГОКВАРТИРНЫХ ЖИЛЫХ ЗДАНИЙ В УСЛОВИЯХ ПРИМЕНЕНИЯ ПОКВАРТИРНОГО ОТОПЛЕНИЯ Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

ЖИЛИЩНЫЕ СТРАТЕГИИ

Том 6 • Номер 3 • Июль-сентябрь 201' ISSN 2410-1621 Russian Journal of Housing Research

Первое

экономическое издательство

оценка затрат при нарушении теплового режима многоквартирных жилых зданий в условиях применения поквартирного отопления

Савин К.Н.1, Шепс Р.А.2, Агафонов М.В.2

1 Тамбовский государственный технический университет, Тамбов, Россия

2 Воронежский государственный технический университет, Воронеж, Россия

АННОТАЦИЯ:_

В статье подробно рассматривается вопрос теплопотерь жилых помещений при индивидуальном по-квартирном отоплении. В работе рассчитывается величина затрат при нарушении тепловых режимов в многоквартирных домах. Расчеты теплопотерь ведутся по известным зависимостям исходя из разницы температур, свойств и площади ограждения, а денежный эквивалент рассчитывается исходя из стоимости газа для города Воронежа. Результаты исследования целесообразно учитывать при проектировании ограждающих конструкций в домах с поквартирным отоплением, разработке нормативной документации и тарифного регулирования.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: экономика ЖКХ, индивидуальное отопление, поквартирное отопление, теплопроводность, теплопотери, теплофизика, ЖКХ.

cost estimation in case of violation of the thermal regime

of apartment buildings in the conditions of application of apartment

heating

Savin K.N.1, Sheps R.A.2, AgafonovM.V.2

1 Tambov State Technical University, Russia

2 Voronezh State Technical University, Russia

Введение

В последнее время все чаще обсуждается проблема поквартирного учета тепловой энергии в многоквартирных жилых домах [9, 11] (Mironov, 2013; Prizhizhetskiy, Granovskiy, Nikitina, 2003). Современная нормативная документация строго не регламентирует учет тепловой энергии в многоквартирных домах в зависимости от источника теплоснабжения [5] (Grechishkin, Puchkov, 2018). Отсутствует вариативность как для потребителей, так и для поставщиков коммунальных услуг. Противоречия между сторонами решаются только в судебных инстанциях. Поэтому в сложившихся условиях необходимо произвести глубо-

кий анализ рынка тепловой энергии, тарифов и разработать понятную и конкретную методику учета и расчета оплаты за тепловую энергию.

Существует как ряд сторонников, так и ряд противников индивидуального учета тепловой энергии [8] (Lukienko, Gvozdeva, 2018). С одной стороны, собственники пытаются установить приборы учета и платить только за полученную тепловую энергию, с другой - представители управляющих и ресурсоснабжающих организаций противятся этому, не имея универсального инструмента для учета тепла от проходящих через квартиру магистралей, учета особенностей помещения и поддержания необходимого теплового режима [9, 12] (Svistunov, Kurkina, 2018). Наиболее простым и наглядным примером для первоначального рассмотрения является жилой многоквартирным дом с поквартирным отоплением от газового котла. В данном случае отсутствуют магистральные трубопроводы систем отопления. Такой вариант позволяет адекватно рассмотреть тепловые потоки среди смежных помещений и оценить величину теплопотерь.

Методика исследования

Авторские исследования и расчеты основываются на стандартном уравнении теплопроводности. Для расчета выбрано абстрактное помещение в многоквартирном жилом доме. Для вычисления теплопотерь и оценки экономических затрат шаг снижения температуры с нормируемого значения принят равным 3°С. Источником теплоснабжения принят газовый котел. Удельная теплота сгорания (низшая) газа G20 (природный газ) равна 34,02 МДж/м3 то есть 1 м3 газа при сгорании выделит 34,02 МДж или 9,45 кВт*ч энергии.

ABSTRACT:_

The article discusses in detail the issue of heat loss of residential premises with individual apartment heating. The paper calculates the value of costs in violation of thermal conditions in apartment buildings. Calculations of heat loss are carried out according to known dependencies based on the difference in temperature, properties and area of the fence, and the monetary equivalent is calculated based on the cost of gas for Voronezh. The results of the study should be taken into account when designing walling in houses with apartment heating, the development of regulatory documents and tariff regulation.

KEYWORDS: economy housing, individual heating, apartment heating, thermal conductivity, heat loss, thermal physics, housing.

JEL Classification: L97, Q41, Q49 Received: 09.08.2019 / Published: 30.09.2019

© Author(s) / Publication: PRIMEC Publishers

For correspondence: Savin K.N. (kon-savin0yandex.ru)

CITATION:_

Savin K.N., Sheps R.A., Agafonov M.V. (2019) Otsenka zatrat pri narushenii teplovogo rezhima mnogo-kvartirnyh zhilyh zdaniy v usloviyakh primeneniya pokvartirnogo otopleniya [Cost estimation in case of violation of the thermal regime of apartment buildings in the conditions of application of apartment heating]. Zhilischnye strategii. 6. (3). - 309-320. doi: 10.18334/zhs.6.3.40905

Текущее состояние вопроса исследования

При проектировании жилых зданий выполняется теплотехнический расчет наружных ограждений. Проектировщик измеряет теплопотери здания и определяет энергетическую эффективность. Одной из задач расчета теплопотерь является определение толщины теплоизоляционного слоя наружного ограждения, который служит для минимизации потерь тепловой энергии.

В основном процессы теплопередачи в многоквартирном жилом доме рассматриваются для наружных ограждений. Однако температурный режим жилых помещений и мест общего пользования различен [16] (Chayka, Filimonova, 2013). Также стоит учесть, что при поквартирной системе отопления температура воздуха внутри помещения также отличается в зависимости от предпочтений собственников, а также наличия проживающих в данный момент.

При индивидуальном учете тепловой энергии стоит учитывать процесс теплопередачи не только для наружных ограждающих конструкций, но и для внутренних. Межквартирные перегородки и перекрытия обычно выполняются из однослойного материала, который не предусматривает наличия высокого коэффициента термического сопротивления.

Описание объекта исследования

Для определения финансовых затрат рассмотрим случай, когда владелец квартиры с индивидуальной системой отопления, фактически не проживающий в ней, решит сэкономить денежные средства, не оставляя дежурного отопления в течение отопительного период. Действия такого характера подвергают ограждающие конструкции и инженерные системы риску разрушения. На сегодняшний день подобные противоправные действия встречаются повсеместно и никак не регулируются

Рассмотрим данный случай на примере квартиры-студии. Общие данные: многоквартирный дом; регион строительства - г. Воронеж; температура воздуха наиболее холодной пятидневки (обеспеченность) 0,92: -26°С; продолжительность отопительного периода 196 дней;

ОБАВТОРАХ:_

Савин Константин Николаевич, доктор экономических наук, доктор технических наук, профессор, профессор кафедры менеджмента, почетный работник ЖКХ России, почетный работник высшего профессионального образования РФ (kon-savin0yandex.ru)

Шепс Роман Александрович, старший преподаватель кафедры жилищно-коммунального хозяйства (romansheps@yandex.ru)

Агафонов Михаил Владимирович, магистрант кафедры жилищно-коммунального хозяйства (Ь^Ы680 yandex.ru)

ЦИТИРОВАТЬ СТАТЬЮ:_

Савин К.Н., Шепс Р.А., Агафонов М.В. Оценка затрат при нарушении теплового режима многоквартирных жилых зданий в условиях применения поквартирного отопления // Жилищные стратегии. - 2019. - Том 6. - № 3. - С. 309-320. doi: 10.18334^.6.3.40905

Характеристики наружных ограждающих конструкций многоэтажного здания, приведены в таблице 1.

Таблица 1

Наружные ограждения

Номер слоя Наименование материала Толщина слоя, 5, м Плотность материала р кг/м3 Коэффициент теплопроводности А,, Вт/(м2°С|

Наружная стена

1 Монолитный тяжелый бетон 0,16 2400 1,86

2 Утеплитель из минеральных плит 0,12 50 0,064

3 Торкретбетон 0,1 1700 0,76

Перекрытие

1 Покрытие пола 0,04 600 0,18

2 Цемент-бетон стяжка 0,02 1800 0,93

3 Ж./б. плита покрытия 0,22 2500 2,04

Перегородка межкомнатная

1 Полистиролбетон 0,1 600 3,49

Источник: разработано авторами

Пт 22°С

Пл 22°С

Рисунок 1. План жилой комнаты в многоквартирном доме Источник: разработано авторами

В рассматриваемом варианте были выбраны межкомнатные перегородки согласно ГОСТ1 12504-2015 «Панели стеновые внутренние бетонные и железобетонные для жилых и общественных зданий. Общие технические условия». Панели стеновые вну-трениие бетонные и железобетонные для жилых и общественных зданий: согласно приведенному стандарту, толщина - 100 мм, высота - 3м, длина - 12 м, в качестве материала используется ячеистый бетон.

На рисунке 1 показан план однокомнатной квартиры-студии с постепенным изме-

нением температурного режима между четырех однотипных квартир с постоянным температурным режимом.

результаты исследования

Исходя из рисунка 1 потери теплоты будут рассчитываться в семи случаях - при постепенном понижении температуры в помещении с интервалом в 3 градуса.

В соответствии с СанПиН 2.1.2.2645-10 «Санитарно-эпидемиологические требования к условиям проживания в жилых зданиях и помещениях»: допустимые нормы температуры, относительной влажности в помещениях жилых зданий приведены в таблице 2.

Таблица 2

Параметры внутреннего воздуха

наименование помещений температура воздуха, °с относительная влажность, %

Холодный период года

Жилая комната 18-24 60

Теплый период года

Жилая комната 20-28 65

Источник: разработано авторами

Потери теплоты через ограждения помещения, Qi, Вт, определяют по формуле [14, 15]:

*-(£)(«,-О а)

где А; - площадь ограждения, м2; 1 - приведенное сопротивление теплопередаче ограждения, м2-°С/Вт; 1р - расчетная температура помещения, °С; ^ - расчетная температура снаружи ограждения, °С;

Допускается приведенное сопротивление теплопередаче Я0 наружных панельных стен жилых зданий принимать равным:

К0 = 10> (2)

где Г^1 — сопротивление теплопередаче панельных стен без учета теплопроводных включений, м2, °С/Вт; г — коэффициент теплотехнической однородности.

КФ = V. (з)

ут

Лут

Коэффициенты теплотехнической однородности многоквартирных жилых зданий приведены в таблице 3.

Сопротивление теплопередаче Я0 , м2оС/Вт, ограждающей конструкции следует определять по формуле:

Таблица 3

коэффициенты теплотехнической однородности

ограждающая конструкция коэффициент

Из однослойных легкобетонных панелей 0,90

Из легкобетонных панелей с термовкладышами 0,75

Из трехслойных железобетонных панелей с эффективным утеплителем и гибкими связями 0,70

Из трехслойных железобетонных панелей с эффективным утеплителем и железобетонными шпонками или ребрами из керамзитобетона 0,60

Из трехслойных металлических панелей с эффективным утеплителем 0,75

Из трехслойных панелей с эффективным утеплителем 0,70

Источник: разработано авторами

Термическое сопротивление, мг °С/Вт, ограждающей конструкции с последовательно расположенными однородными слоями следует определять как сумму термических сопротивлений отдельных слоев:

К^^-И^-Ш,, (5)

Обозначим комнаты рассматриваемой модели слева направо номерами 1, 2, 3, 4, 5. При отключении отопления в квартире № 5 и уменьшении ее температуры с интервалом в 3°С до 0°С получаем тепловой поток из соседних квартир через перегородки стен, перекрытия пола и потолка. Ввиду отсутствия специализированной тепловой защиты между ограждающими конструкциями соседних квартир, получаем прямую пропорциональную зависимость потери тепла от разности температур (см. формулу 1):

Рисунок 2. Напрадление тепловых потоков через межкомнатнын ограждающие конструкцли

Источник: разработано авторами

Таблица 4

Зависимость потерь тепла от разницы температур в соседних помещениях

Разница температуры At °С Пол, Вт Потолок, Вт Стена (восток), Вт Стена (запад), Вт

3 285 285 411,5 411,5

6 570 570 823 823

9 855 855 1234 1234

12 1140 1140 1646 1646

15 1425 1425 2057 2057

18 1710 1710 2469 2469

21 1995 1995 2880 2880

Источник: разработано авторами

Таблица 5

Денежный эквивалент потерь тепловой энергии при индивидуальном поквартирном отоплении

Понижение температур, °С Количество затраченной энергии, кВт Объем сжигаемого газа, м3 Цена газа за 1 м3, руб. Затраты в день, руб. затраты в месяц, руб.

3 1,39 0,15 1,08 25,83 774,77

6 2,79 0,29 2,15 51,65 1549,54

9 4,18 0,44 3,23 77,48 2324,31

12 5,57 0,59 4,30 103,30 3099,08

15 6,96 0,74 5,38 129,13 3873,85

18 8,36 0,88 6,46 154,95 4648,62

21 9,75 1,03 7,53 180,78 5423,39

Источник: разработано авторами

Данные для расчета: высота помещений - 2,7 м; длина - 9,5 м; ширина - 5 м; температура внутри квартир № 1, 2, 3, 4 - -22°С; температура внутри квартиры № 5 - -19, 16, 13, 10, 7, 4, 1°С. Результаты расчета сведены в таблицу 4.

Результаты расчетов, приведенные в таблице 4, наглядно показывают количество теплоты, которое будет передано посредством теплопередачи через межкомнатные ограждающие конструкции рассматриваемой модели при указанной разности температур. Владельцы квартир, проживающие рядом с помещением, в котором не соблюдается тепловой режим (температура значительно ниже норм СанПиН), будут вынуждены восполнять потерянную тепловую энергию.

В случае оснащения всех рассматриваемых квартир индивидуальным отоплением необходимо отрегулировать систему в сторону увеличения расхода потребляемого тепла, следовательно, увеличатся затраты [10, 13] (Nikitina, 2014; Solovyov, 2017).

Наличие центрального отопления в рассматриваемых квартирах (1, 2, 3, 4) также потребует от собственников увеличения теплового потока для компенсации теплопо-терь через стены и перекрытия [1] (Bilflova, Khusainova, 2016).

Для конечного потребителя и экономики в целом следует оценить ущерб от недо-топа в денежном эквиваленте. В таблице 5 представлены затраты тепловой энергии для компенсации теплопотерь при индивидуальном отоплении с различной температурой, в денежном эквиваленте по тарифам за поставку газа в Воронеже.

заключение

С 1 января 2019 г. в РФ на законодательном уровне были приняты пять видов платы за тепловую энергию. В частности, расчет размера платы за отопление в многоквартирном доме, оборудованном ОДПУ, а также с частичным или полным оборудованием жилых помещений ИПУ. Следовательно, начиная с января, каждый человек, имеющий в собственности квартиру, также получает возможность регулировать расход тепловой энергии отопления с ИПУ в целях экономии денежных средств и повышения комфорта жизни.

Как показывает современная практика использования ИПУ, собственники квартир стремятся сократить расходы тепловой энергии, иногда полностью отключая отопление, в случае долговременного отсутствия в квартире. Подобные противоправные действия влекут за собой разрушение инженерных систем и ограждающих конструкций дома, а также нарушают тепловой режим здания.

Рассматриваемая в статье модель показывает возможное развитие ситуации в отсутствие регулирования температурного режима с индивидуальным поквартирным отоплением.

В качестве решения подобной проблемы рекомендуется устанавливать тепловую защиту на поверхность межкомнатных ограждений. При корректном исполнении, данная мера поможет обеспечить комфортные условия проживания в квартире, а также существенно сократить расходы на тепловую энергию.

ИСТОЧНИКИ:

1. Билфлова Б.Б., Хусаинова Н.Т. Автоматизация коллекторной системы отопления

в многоквартирном доме на базе микроконтроллера АЫшпо // Информационные технологии: Материалы 54-й международной научной студенческой конференции МНСК-2016. - Новосибирск, 2016.

2. Бычковский И.А., Сурнов Г.С., Сурнов С.И. Поквартирный учет потребления тепло-

вой энергии в многоквартирном доме с вертикальной разводкой системы отопления // Промышленное и гражданское строительство, 2013. - № 2.

3. Габриелян Ш.Ж., Минаев И.Г., Папанцева Е.И., Шатобин Д.А. Коммерческий учет

тепловой энергии // Методы и технические средства повышения эффективности использования электрооборудования в промышленности и сельском хозяй-

стве: 73 научно-практическая конференция электроэнергетического факультета. (Ставрополь, 10-20 марта 2009 г.). - Ставрополь, 2009.

4. Гареев И.Ф., Шавшин М.А. Практика внедрения мероприятий по энергосбереже-

нию и исследование есо-Меп^у поведения жителей многоквартирных домов // Жилищные стратегии, 2019. - № 1. - 10.18334/гЬз.6.1.40691.

5. Гречишкин А.В., Пучков Ю.М Исследование микроклимата и технического состоя-

ния ограждающих конструкций многоквартирных домов с индивидуальным отоплением // Образование и наука в современном мире. Инновации, 2018. - № 3(16).

6. Давыдов В.В., Александров В.П., Журавлев А.Е., Александров А.В. К вопросу ав-

томатизации поквартирного учета потребляемой тепловой энергии // Энергетик, 2016. - № 12.

7. Зимаков А.В. Опыт Швеции по экологизации системы городского центрального

теплоснабжения на примере ТЭЦ «Вяртаверкет» // Жилищные стратегии, 2018. -№ 3. - аок 10.18334/гЬз.5.3.39382.

8. Лукиенко Л.В., Гвоздева Д.А. Обоснование эффективности применения инди-

видуального отопления // Лучшая научная статья 2018: Сборник статей XV Международного научно-исследовательского конкурса. - Пенза, 2018.

9. Миронов А.С. Индивидуальный (Поквартирный) учет и регулирование тепла в жи-

лых зданиях// Новый университет. Серия: Технические науки, 2013. - № 1(11).

10. Никитина С.В. Индивидуальный учет тепловой энергии в зданиях с вертикальной разводкой систем отопления // Законодательная и прикладная метрология, 2014. - № 5(132).

11. Прижижецкий С.И., Грановский В.Л., Никитина С.В. Индивидуальный учет расхода тепла в системах отопления // Промышленное и гражданское строительство,

2003.

12. Свистунов А.В., Куркина А.Д. Развитие государственно-частного партнерства на основе концессий в сфере теплоснабжения жилого фонда в интересах потребителя // Жилищные стратегии, 2018. - № 1 - аок 10.18334/^.5.1.39023.

13. Соловьёв Е.А. Сравнительный расчет экономических показателей при переходе с системы центрального отопления на индивидуальные тепловые пункты // Энергосбережение, наука и образование. - Набережные челны, 2017.

14. СП 23-101-2004. Свод правил «Проектирование тепловой защиты зданий». - М.,

2004.

15. СП 50.13330.2012. Свод правил «Тепловая защита зданий». Актуализированная редакция СНиП 23-02-2003. - М., 2012.

16. Чайка В.А., Филимонова О.С. Формирование микроклимата в жилых квартирах панельных зданий при наружном утеплении фасада // Современное промышленное и гражданское строительство, 2013. - № 4.

REFERENCES:

SP 23-101-2004. Svodpravil «Proektirovanie teplovoy zaschity zdaniy» [SP 23-101-2004. A set of rules "Design of thermal protection of buildings"] (2004). M.. (in Russian).

SP 50.13330.2012. Svod pravil «Teplovaya zaschita zdaniy». Aktualizirovannaya reda-ktsiya SNiP 23-02-2003[SP 50.13330.2012. A set of rules called "Thermal protection of buildings". The updated edition of SNiP 23-02-2003] (2012). M.. (in Russian).

Bilflova B.B., Khusainova N.T. (2016). Avtomatizatsiya kollektornoy sistemy otopleniya v mnogokvartirnom dome na baze mikrokontrollera Arduino [Automation manifold of the heating system in an apartment house on the basis of the Arduino microcontroller] Information technology. 87. (in Russian).

Bychkovskiy I.A., Surnov G.S., Surnov S.I. (2013). Pokvartirnyy uchet potrebleniya teplovoy energii v mnogokvartirnom dome s vertikalnoy razvodkoy sistemy otopleniya [Per-apartment metering of heat consumption in an apartment house with vertical heating system]. Industrial and civil engineering. (2). (in Russian).

Chayka V.A., Filimonova O.S. (2013). Formirovanie mikroklimata v zhilyh kvarti-rakh panelnyh zdaniy pri naruzhnom uteplenii fasada [Forming the microclimate in the appartments of panelhousebuilding by the warming of the outward facade]. Sovremennoepromyshlennoe i grazhdanskoe stroitelstvo. 9 (4). (in Russian).

Davydov V.V., Aleksandrov V.P., Zhuravlev A.E., Aleksandrov A.V. (2016). K voprosu avtomatizatsii pokvartirnogo ucheta potreblyaemoy teplovoy energii [About automated account of consumed heat by flats]. Energetik. (12). (in Russian).

Gabrielyan Sh.Zh., Minaev I.G., Papantseva E.I., Shatobin D.A. (2009). Kommercheskiy uchet teplovoy energii[Commercial accounting of thermal energy] Methods and technical means of improving efficiency in the use of electrical equipment in industry and agriculture. (in Russian).

Gareev I.F., Shavshin M.A. (2019). Praktika vnedreniya meropriyatiy po energos-berezheniyu i issledovanie eco-friendly povedeniya zhiteley mnogokvartirnyh domov [Practice of implementation of energy saving measures and study of eco-friendly behavior of residents of apartment buildings]. Russian Journal of Housing Research. 6 (1). (in Russian). doi: 10.18334/zhs.6.1.40691.

Grechishkin A.V., Puchkov Yu.M (2018). Issledovanie mikroklimata i tekhnicheskogo sostoyaniya ograzhdayuschikh konstruktsiy mnogokvartirnyh domov s individualnym otopleniem [Research of the microclimate and the technical condition of fencing constructions of multi-quarter houses with individual heating]. Education and science in the modern world. Innovations. (3(16)). (in Russian).

Lukienko L.V., Gvozdeva D.A. (2018). Obosnovanie effektivnostiprimeneniya individu-alnogo otopleniya [The rationale and effectiveness of using individual heating] Best research paper 2018. (in Russian).

Mironov A.S. (2013). Individualnyy (Pokvartirnyy) uchet i regulirovanie tepla v zhilyh zdaniyakh [Individual (flat) registration and control of the heat in residential buildings]. Novyy universitet. Seriya: Tekhnicheskie nauki. (1(11)). (in Russian).

Nikitina S.V. (2014). Individualnyy uchet teplovoy energii v zdaniyakh s vertikalnoy razvodkoy sistem otopleniya [Individual metering of heat energy in buildings with vertical distributing heating systems].Zakonodatelnaya iprikladnaya metrologiya. (5(132)). (in Russian).

Prizhizhetskiy S.I., Granovskiy V.L., Nikitina S.V. (2003). Individualnyy uchet rask-hoda tepla v sistemakh otopleniya [Individual metering of heat in heating systems]. Industrial and civil engineering. (in Russian).

Solovyov E.A. (2017). Sravnitelnyy raschet ekonomicheskikhpokazateleypriperekhode s sistemy tsentralnogo otopleniya na individualnye teplovyepunkty [Comparative calculation of economic performance in the transition from Central heating systems to individual heating units] Conservation, science and education. (in Russian).

Svistunov A.V., Kurkina A.D. (2018). Razvitie gosudarstvenno-chastnogo partnerstva na osnove kontsessiy v sfere teplosnabzheniya zhilogo fonda v interesakh potrebite-lya [Development of public-private partnership on the basis of concessions in the sphere of housing heat supply for consumer]. Russian Journal of Housing Research. 5 (1). (in Russian). doi: 10.18334/zhs.5.1.39023.

Zimakov A.V. (2018). Opyt Shvetsii po ekologizatsii sistemy gorodskogo tsentralnogo teplosnabzheniya na primere TETs «Vyartaverket» [Swedish experience in the greening of the urban district heating system on the example of thermal power station "Vartaverket"]. Russian Journal of Housing Research. 5 (3). (in Russian). doi: 10.18334/zhs.5.3.39382.