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

Савин К.Н., Шепс Р.А., Агафонов М.В.

Статья в журнале

Жилищные стратегии
Том 6, Номер 3 (Июль-Сентябрь 2019)

Цитировать:
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/zhs.6.3.40905.

Эта статья проиндексирована РИНЦ, см. https://elibrary.ru/item.asp?id=42612299
Цитирований: 2 по состоянию на 20.05.2020

Аннотация:
В статье подробно рассматривается вопрос теплопотерь жилых помещений при индивидуальном поквартирном отопление. В работе рассчитывается величина затрат при нарушении тепловых режимов в многоквартирных домах. Расчёты теплопотерь ведутся по известным зависимостям исходя из разницы температур, свойств и площади ограждения, а денежный эквивалент рассчитывается исходя из стоимости газа для г. Воронеж. Результаты исследования целесообразно учитывать при проектирование 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

JEL-классификация: L97, Q41, Q49



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 глубокий 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.

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;

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

Таблица 1

Наружные ограждения

Номер слоя
Наименование материала
Толщина слоя, м
Плотность материала
кг/м3
Коэффициент теплопроводности , Вт/( )
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

В рассматриваемом варианте были выбраны межкомнатные перегородки согласно ГОСТ 12504-2015 «Панели стеновые внутренние бетонные и железобетонные для жилых и общественных зданий. Общие технические условия». Панели стеновые внутренние 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 изменением температурного режима между четырех однотипных квартир с постоянным температурным режимом.

Рисунок 1. План жилой комнаты в многоквартирном доме

Источник: разработано авторами

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,
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, , Вт, определяют по формуле [14, 15]:

, (1)

где – площадь ограждения, м2; – приведенное сопротивление теплопередаче ограждения, м2·°С/Вт; – расчетная температура помещения, °С; – расчетная температура снаружи ограждения, °С;

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

, (2)

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

.(3)

Коэффициенты теплотехнической однородности многоквартирных жилых зданий приведены в таблице 3.

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

Сопротивление теплопередаче , , ограждающей конструкции следует определять по формуле:

(4)

Термическое сопротивление, , ограждающей конструкции с последовательно расположенными однородными слоями следует определять как сумму термических сопротивлений отдельных слоев:

(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 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. Направление тепловых потоков через межкомнатные ограждающие конструкции

Источник: разработано авторами

Данные для расчета: высота помещений – 2,7м; 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.

Таблица 4

Зависимость потерь тепла от разницы температур в соседних помещениях

Разница температуры t °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

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 теплопотерь через стены и перекрытия [1] (Bilflova, Khusainova, 2016).

Для конечного потребителя и экономики в целом следует оценить ущерб от недотопа 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.

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

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:

Билфлова Б.Б., Хусаинова Н.Т. Автоматизация коллекторной системы отопления в многоквартирном доме на базе микроконтроллера Arduino // Информационные технологии: Материалы 54-й международной научной студенческой конференции МНСК-2016. Новосибирск, 2016. – С. 87.
2. Бычковский И.А., Сурнов Г.С., Сурнов С.И. Поквартирный учет потребления тепловой энергии в многоквартирном доме с вертикальной разводкой системы отопления // Промышленное и гражданское строительство. – 2013. – № 2. – С. 50-53.
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 хозяйстве: 73 научно-практическая конференция электроэнергетического факультета. (Ставрополь, 10-20 марта 2009 г. Ставрополь, 2009. – С. 159-161.
4. Гареев И.Ф., Шавшин М.А. Практика внедрения мероприятий по энергосбережению и исследование eco-friendly поведения жителей многоквартирных домов // Жилищные стратегии. – 2019. – № 1. – С. 125-148. – doi: 10.18334/zhs.6.1.40691.
5. Гречишкин А.В., Пучков Ю.М Исследование микроклимата и технического состояния ограждающих конструкций многоквартирных домов с индивидуальным отоплением // Образование и наука в современном мире. Инновации. – 2018. – № 3(16). – С. 204-210.
6. Давыдов В.В., Александров В.П., Журавлев А.Е., Александров А.В. К вопросу автоматизации поквартирного учета потребляемой тепловой энергии // Энергетик. – 2016. – № 12. – С. 32-35.
7. Зимаков А.В. Опыт Швеции по экологизации системы городского центрального теплоснабжения на примере ТЭЦ «Вяртаверкет» // Жилищные стратегии. – 2018. – № 3. – С. 383-398. – doi: 10.18334/zhs.5.3.39382.
Лукиенко Л.В., Гвоздева Д.А. Обоснование эффективности применения индивидуального отопления // Лучшая научная статья 2018: сборник статей XV Международного научно-исследовательского конкурса. Пенза, 2018. – С. 55-57.
9. Миронов А.С. Индивидуальный (Поквартирный) учет и регулирование тепла в жилых зданиях // Новый университет. Серия: Технические науки. – 2013. – № 1(11). – С. 53-56.
10. Никитина С.В. Индивидуальный учет тепловой энергии в зданиях с вертикальной разводкой систем отопления // Законодательная и прикладная метрология. – 2014. – № 5(132). – С. 31-34.
11. Прижижецкий С.И., Грановский В.Л., Никитина С.В. Индивидуальный учет расхода тепла в системах отопления // Промышленное и гражданское строительство. – 2003. – С. 24-25.
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. – С. 79-94. – doi: 10.18334/zhs.5.1.39023.
Соловьёв Е.А. Сравнительный расчет экономических показателей при переходе с системы центрального отопления на индивидуальные тепловые пункты // Энергосбережение, наука и образование. Набережные челны, 2017. – С. 776-780.
СП 23-101-2004. Свод правил «Проектирование тепловой защиты зданий». - М., 2004. – 186 с.
СП 50.13330.2012. Свод правил «Тепловая защита зданий». Актуализированная редакция СНиП 23-02-2003. - М., 2012. – 96 с.
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. – С. 231-239.

Страница обновлена: 02.06.2020 в 13:14:43