Cost estimation in case of violation of the thermal regime of apartment buildings in the conditions of application of apartment heating

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

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

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

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

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

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.