О теплоснабжении и отоплении многоквартирных зданий

Александр Колубков, директор ООО ППФ «АК»

Задачи теплоснабжения и отопления современных многоквартирных зданий решаются проектировщиками по-разному. Одни фирмы проектируют «по старым лекалам», другие используют сплав классических и современных технологий. Какие способы получения тепловой энергии и ее распределения в многоквартирных зданиях наиболее полно соответствуют требованиям нашего времени? Об этом мы попросили рассказать Александра Николаевича Колубкова, директора ООО ППФ «АК», вице-президента НП «АВОК», аттестованного эксперта по инженерным системам зданий.

— Александр Николаевич, какие системы теплоснабжения жилого здания представляются Вам наиболее эффективными?

— Выбор способа теплоснабжения систем отопления, горячего водоснабжения, вентиляции и кондиционирования современного многоквартирного здания определяется, главным образом, спецификой местности, где это здание будет построено, доступностью для застройщика того или иного вида энергии или топлива. Бывает, что в разных районах одного города используются разные системы теплоснабжения — централизованные и децентрализованные. Проектировщик должен проанализировать все исходные данные проекта, сравнить «за» и «против» и принять наиболее целесообразное и экономичное решение.

Теплоизолированные трубы систем теплоснабжения

Опыт эффективного использования централизованного теплоснабжения есть во многих западноевропейских странах. Например, в Исландии, на удалении около 27 км от города Рейкьявика построена тепловая станция, использующая геотермальное тепло. Станция связана с городом теплотрассой. Потери при транзите тепловой энергии от станции к городу благодаря эффективной теплоизоляции (слой минеральной ваты толщиной 25 см) не превышают 2–3 % (вода остывает всего на 2 °C — с +85 до +83 °C). Ни об авариях, устранение последствий которых затягивается на несколько суток, ни о несоблюдении станцией тепловых графиков там, судя по всему, никогда и не слышали.

К сожалению, в подавляющем большинстве регионов России сети централизованного теплоснабжения сильно изношены. В Национальной концепции теплоснабжения России указано, что около 70 % тепловых сетей уже сегодня требуют перекладки. Около 60 % тепла теряется через их теплоизоляцию и с утечками. То есть энергия расходуется на отопление улицы!

Зачастую централизованное теплоснабжение и вовсе превращается для горожан в муниципальную услугу ненадлежащего качества. Жители городов, дома которых подключены к наиболее ветхим тепловым сетям, вынуждены в лютые морозы подолгу оставаться без тепла из-за постоянных аварий на теплотрассах. В морозы некоторые сети не способны обеспечить бесперебойную подачу тепла в количестве, достаточном для отопления! Как следствие — стоимость сетевого тепла для горожан зачастую оказывается слишком высокой.

И все же полностью отказываться даже от «очень плохого» централизованного теплоснабжения в пользу децентрализованных источников тепла в большинстве случаев экономически нецелесообразно. Альтернатива — возможность установки крышных котельных на природном газе для теплоснабжения зданий жилой застройки. Но от реализации этой идеи, к счастью, вовремя отказались. Расчеты показали, что в случае массового перехода на крышные котельные произошло бы резкое увеличение стоимости электроэнергии, цена которой, как известно, формируется с учетом прибыли, которую ТЭЦ получают от реализации попутно вырабатываемого тепла.

Но все равно цена тепловой энергии не может расти бесконечно. Сегодня появляется все больше владельцев квартир, которые просят управляющие компании «отрезать» их жилища от сетей горячего водоснабжения. Платить за расход тепла на приготовление горячей воды получается невыгодно, менее затратно использовать индивидуальный электрический бойлер. В условиях разумного водопользования эффект получается впечатляющим.

— В Москве и других городах есть места, где централизованного теплоснабжения нет и в помине.

— В районах, где наблюдается дефицит тепловой энергии, но электрические сети имеют достаточные резервы для присоединения дополнительной электрической мощности, в качестве автономного источника тепла для одного или для группы зданий вполне оправданно использовать котельные с водогрейными котлами. Котельная может быть пристроенной или отдельно стоящей, конкретное место для ее размещения подбирается с учетом ее воздействия на окружающую среду. Тепловую мощность выбирают по расчетной нагрузке на отопление, теплоснабжение калориферов приточных систем, тепловых завес и по среднечасовой нагрузке системы горячего водоснабжения.

Наладка системы отопления

Пример эффективной изоляции теплового пункта

Поквартирный учет тепла

Несколько иная ситуация в тех районах, где в дефиците и тепло, и электрическая энергия. Как вы знаете, только за саму возможность подключения новостройки к сетям энергоснабжения приходится платить сотни тысяч рублей за каждый киловатт присоединяемой мощности. Плюс к тому зачастую инвестору приходится оплачивать и все работы по строительству подстанции и устройству линии электропередачи, а это оборачивается дополнительными многомиллионными отчислениями.

Такое положение дел с энергообеспечением строящихся объектов в цивилизованном обществе вызывает у иностранных специалистов удивление и улыбки.

В мэрии Нью-Йорка мне довелось встречаться с официальными лицами, отвечающими за подключение новых зданий к имеющейся инфраструктуре. Так вот у них инвестору достаточно лишь обосновать перед администрацией того или иного района актуальность появления здания, заявить его параметры (по назначению), после чего можно уже более ни о чем не беспокоиться. В согласованную точку на карте в строго оговоренные сроки будут подведены все сети, причем сделано все будет бесплатно!

В России в условиях физического дефицита существующих мощностей застройщики часто вынуждены использовать собственные источники электрической и тепловой энергии, например мини-ТЭЦ на базе поршневых мотор-генераторов. При оптимальной годовой загрузке такой установки, учитывая ее автономность и минимальную протяженность энергокоммуникаций, себестоимость производства электрической, тепловой энергии и холода по расчету оказывается в 1,5–2 раза ниже действующих тарифов центральной энергосистемы.

Опыт показывает, что при организации тепло– и холодоснабжения объектов, подключенных к системе газоснабжения, в условиях дефицита электрической мощности выгодно использовать абсорбционные холодильные машины. Сжигая газ, зимой такие машины вырабатывают тепло, летом — холод. Причем затраты электроэнергии минимальны. Вместо газа источником тепловой энергии для абсорбционного чиллера может быть горячая вода от котла. В летнее время абсорб­ционная холодильная машина может использовать для производства холода избыток тепловой энергии, вырабатываемой попутно с производством электрической энергии в мини-ТЭЦ. Большой опыт в этом направлении наработан специалистами Санкт-Петербурга.

— Какова, на Ваш взгляд, роль тепловых насосов, солнечных коллекторов и других альтернативных источников энергии в энергоснабжении городских многоэтажек?

— Тепловые насосы для нужд отопления и горячего водоснабжения загородных домов на одну семью в России используются уже не один год. Грунтовые и воздушные установки можно увидеть сегодня, например, даже в загородных домах Подмосковья. Эта техника применяется и во всем цивилизованном мире, она вполне надежна, ее работоспособность проверена временем. По прогнозу Мирового энергетического комитета, к 2020 г. в развитых странах мира теплоснабжение будет осуществляться преимущественно (на 75 %) с помощью тепловых насосов.

Энергию грунтовых вод и рек для нужд отопления, ГВС, вентиляции и кондиционирования воздуха проектировщикам инженерных систем многоквартирных зданий в России пока не удается использовать из-за ограничений на уровне законодательства.

Например, попытка построить в Москве комплекс зданий, обслуживаемый тепловыми насосами, работающими на потенциале грунтовой воды, оказалась безуспешной, застройщик не смог получить разрешение на бурение скважин, так как, по мнению разрешительных органов, это могло нанести урон стратегическому резерву артезианских вод. На деле качество артезианской воды вследствие бесконтрольного, несанкционированного бурения уже давно и радикально снизилось, использовать воду из первого и второго горизонта для питья без каких-то затрат практически нереально.

Что же касается теплового насоса, работающего через геотермальные зонды, то повлиять на качество артезианской воды он просто не может! Ведь циркулирующая в контуре вода проходит по замкнутому герметичному контуру, не выдавая в подземный мир ровным счетом никаких нечистот и посторонних включений.

В Европе крайне трепетно относятся к делу сохранения своих природных ресурсов. И тем не менее, доступ к подземной воде открыт практически повсеместно и едва ли не для всех желающих. В Германии, например, есть карты с подземными реками и источниками. Достаточно посетить свой муниципалитет и узнать, где и на каких условиях можно пробурить артезианские скважины для забора и сброса воды. После этого можно приступать к работе, организовывать отбор артезианской воды, пропускать ее через водоохлаждаемые теплообменники холодильных машин или использовать ее напрямую в захолаживаемых поверхностях и затем возвращать воду обратно под землю, не нанося при этом никакого вреда природе!

Тепловой насос и элементы его обвязки в здании

Энергию для обеспечения отдельных многоквартирных зданий теплом и холодом для функционирования систем отопления, ГВС, вентиляции и кондиционирования воздуха с помощью тепловых насосов потенциально возможно брать из рек, например, из Москвы-реки или из Невы. Вода обладает огромной теплоемкостью, в результате теплообмена здания и реки сколько-нибудь существенного нагрева воды не произойдет. Не будет нарушен и экологический баланс водных артерий. Однако использовать энергию рек проектировщикам пока законодательно запрещено.

В качестве дополнительных источников тепловой энергии для теплоснабжения могут использоваться и другие всем хорошо известные системы.

Например, на юге России, в Краснодарском крае, находят широкое применение солнечные коллекторы для использования энергии Солнца на нужды отопления и ГВС. Поставляют эту технику из Италии и других стран, представляя ее как некое ноу-хау. Однако для России солнечные коллекторы — техника отнюдь не новая. Разработка норм по солнечным коллекторам велась ЦНИИЭП еще в 70-х годах прошлого века, тогда в этом вопросе мы были «впереди планеты всей». Нашими разработками и сейчас пользуются иностранные компании, в том числе и те, которые поставляют в Россию эти солнечные коллекторы.

Появляются и новые решения, о которых мы ранее не знали.

Недавно на одной из выставок в США встретили бывшего нашего соотечественника по СССР, г-на Майсоценко. Он продемонстрировал установку, в которой используется принципиально новый холодильный цикл, за счет косвенного испарительного охлаждения воды происходит охлаждение воздуха. В этой выставочной установке тепловентилятор с одной стороны нагнетает воздух с температурой +70 °C, на выходе воздух уже имеет температуру около +17… +20 °C. Внутри нет никаких холодильных машин, только вода. Энергозатраты минимальные, эффективность потрясающая. Завод по производству климатической техники, использующей этот цикл, возможно, скоро будет построен и в России. А где мы были? Почему не сами?

— Что Вы можете сказать о системах отопления, используемых в современных многоэтажных зданиях?

— При проектировании систем отопления современных зданий сегодня как никогда остро стоит проблема коммерческого учета энергоресурсов. Это касается и новостроек, которые просто не могут быть введены в строй без оснащения соответствующим оборудованием, и давно сданных в эксплуатацию зданий, системы отопления в которых нуждаются в реконструкции как не соответствующие требованиям современного законодательства в области энергосбережения. Требования законодателя логичны и обоснованны: мы никогда не научимся экономить тепло до тех пор, пока его потребление не станет регулируемым.

Электросчетчики в наших квартирах устанавливают уже давно, с некоторых пор мы привыкли и к установке водосчетчиков. А вот реализовать поквартирный учет тепла в большинстве российских домов со стояковой вертикальной разводкой отопления до недавнего времени было невозможно. Однако недавно и в России появилась технология, которая позволяет это сделать. Речь идет об использовании радиаторных распределителей, жестко закрепляемых на каждом отопительном приборе в доме без врезки в систему. Каждый такой распределитель фиксирует температуру поверхности отопительного прибора, а также динамику изменения этой температуры. Показания в режиме реального времени передаются на домовой концентратор, а затем через канал связи — на удаленный компьютер диспетчера ЕИРЦ.

В конце месяца данные обрабатываются, для этого используется специальное программное обеспечение. Вычисляется доля каждого из отопительных приборов в общем объеме потребления тепла. Доля общедомового теплопотребления распределяется между собственниками пропорционально площади их квартир.

На словах все выглядит очень просто и понятно. Однако реализация таких систем трудновыполнима. Например, возникает проблема учета теплоотдачи стояков. Кроме того, все отопительные приборы в каждой квартире должны быть описаны, жильцам строго-настрого запрещено их менять. Но как запретишь, например, новоселам поменять батареи? Ведь проведение любого косметического ремонта в России ассоциируется у большинства владельцев квартир с их обязательной заменой.

Но основной минус систем на основе радиаторных распределителей заключается в том, что владельцы квартир вплоть до обработки данных в ЕИРЦ не получают наглядной и доступной информации о том, сколько тепла израсходовано. Люди привыкли, что электросчетчики показывают кВт∙ч, водосчетчики — м ³, а что измеряют радиаторные распределители, им непонятно. На мой взгляд, именно неинформативность — одна из главных причин плохого внедрения систем на основе радиаторных распределителей.

Целый ряд сданных в эксплуатацию многоквартирных зданий с распределительными системами учета тепловой энергии были сделаны, что называется, для галочки. Для видимости на отопительные приборы поставили распределители. После этого застройщики успешно отчитались о выполненной работе, но на самом деле сбор показаний, передача их в центр обработки данных, обработка массива информации и выписка квитанций остались лишь на бумаге.

В зданиях массовой жилой застройки, если площадь квартир не превышает 80–100м ² , системы на основе радиаторных распределителей, на мой взгляд, и вовсе теряют смысл. Лучше взимать плату за потребляемую тепловую энергию, пропорционально разделяя энергопотребление здания на всех жильцов в соответствии с занимаемой ими площадью, чем вкладывать огромные деньги из бюджета в неотработанную технологию, пути совершенствования которой не вполне ясны.

Более прогрессивный способ организации поквартирного учета тепла — использование теплосчетчика прямого учета. Главное достоинство этого прибора в том, что потребитель видит, сколько тепла он расходует, оценивает предстоящий размер оплаты и, руководствуясь этой информацией, может осознанно влиять на потребление тепла в собственной квартире, утепляя ее, снижая теплоотдачу отопительных приборов с помощью терморегуляторов.

Однако использование теплосчетчика прямого учета предполагает переход на горизонтальную двухтрубную поквартирную систему отопления с разводкой в полу. Сегодня тенденция перехода на системы отопления этого типа в масштабах государства уже имеет место. Помимо возможности организации простого и наглядного поквартирного учета тепла горизонтальные двухтрубные поквартирные системы отопления с разводкой в полу имеют и массу других достоинств. Они, в частности, позволяют, во-первых, отключать только одну квартиру или помещение, например, в случае аварии или при необходимости ремонта или замены отопительных приборов. Во-вторых, отрегулировать систему отопления одной квартиры или помещения независимо от других квартир или помещений. В-третьих, помогают избежать проблем, возникающих из-за несанкционированного переустройства систем отопления внутри квартир (замена приборов и термостатов). В-четвертых, дают возможность осуществлять индивидуальное проектирование системы отопления каждой квартиры в зависимости от пожелания владельца. В-пятых, позволяют снизить потери теплоты в необогреваемых помещениях, где проложены трубопроводы, упростить поэтажный и посекционный ввод здания в эксплуатацию, увеличить срок службы системы отопления до срока службы здания, избежав таким образом страстей капитального ремонта.

Стальные стояки в горизонтальных системах монтируются в лестнично-лифтовых холлах, а в квартирах прокладываются трубопроводы из сшитого полиэтилена или других материалов, срок службы которых соизмерим со сроком службы здания.

Ремонт горизонтальных систем можно проводить абсолютно безболезненно для жильцов: путем замены стояков в лестнично-лифтовом холе здания.

Здания массовой жилищной застройки, возведенные в 70-х годах, требуют сегодня замены всех компонентов систем отопления. Глупо опять ставить в них стояковые системы, затраты на создание и монтаж которых на 10–15 % ниже, чем на горизонтальные, а срок службы меньше, чем у горизонтальных, в 2–3 раза. Деньги на замену традиционных систем государство сможет потратить на что-то другое, им наверняка можно найти лучшее применение. Никаких нормативных ограничений по внедрению горизонтальных систем отопления в настоящее время не существует.

Интервью записано в Творческой мастерской Владислава Балашова