К.т.н. Я.М. Щелоков, доцент, ОУВПО Уральский государственный технический университет — УПИ, г. Екатеринбург
Одна из особенностей современного мира — это постоянное обсуждение на всех уровнях о свершившемся и продолжающемся глобальном потеплении климата. Обычно при этом приводят динамику климатических параметров в масштабах стран или отдельных континентов (Европа, Сибирь и т.п.). И данные статистики свидетельствуют о наблюдающемся некотором повышении этих параметров в виде температур наружного воздуха.
Но нам неизвестно, чтобы подобные наблюдения приводились по конкретным населенным пунктам и применительно к наиболее ответственному периоду года — отопительному сезону. Целесообразность проведения такого исследования следует из сравнения материалов двух нормативных документов — СНиП по строительной климатологии [1, 2].
Приведем основные климатические параметры холодного периода года для Свердловской области (табл. 1).
Согласно приведенным данным в городах Свердловской области с 1 января 2000 г. (дата введения СНиП 23-01-99) нормативно потеплело в части средней температуры воздуха за отопительный период и особенно в г. Верхотурье -на -0,5 ОС или 6,8%. При этом, кроме Екатеринбурга, снизилась и продолжительность отопительного периода примерно на 3-е суток (~1%).
В нашем распоряжении есть материалы фактических средних температур наружного воздуха по г. Серову (Свердловская область) за 17 отопительных периодов. Данные представлены С.Я. Пильником, которые были собраны в советский и постсоветский периоды при регулярной сезонной наладке тепловых сетей Серовского завода ферросплавов (табл. 2).
Особенность этих данных в том, что они определены без учета фактических температур воздуха в апреле соответствующего года. Вызвано это спецификой работы централизован-
ных систем теплоснабжения. Согласно [3], число часов работы за отопительный период со среднесуточной температурой наружного воздуха равной и выше 0 ОС составляет:
· □ г. Екатеринбург — 58%;
· □ г. Нижний Тагил — 57%.
В соответствии с температурным графиком качественного регулирования отопительной нагрузки [3] в указанном диапазоне температур наружного воздуха температура воды в магистрали тепловой сети не должна превышать 50 ОС. Но в соответствии со СНиП 2.04.01 -85 [4] температура горячей воды в местах водоразбора (так называемая ГВС) должна быть не ниже 60 ОС при открытой и 50 ОС при закрытой системах теплоснабжения. В связи с этим минимальная температура воды в падающем трубопроводе тепловой сети любого типа принимается обычно равной или выше 65ОС [3]. Учитывая положительные величины средней температуры воздуха в апреле даже в северных городах (табл. 1), все системы теплоснабжения работают с большим пережогом топлива (так называемый «перетоп»), что резко снижает экономические показатели работы теплосетей.
В связи с этим, при наладочных работах для оценки эффективности реализованных мероприятий — месяц апрель обычно не учитывается.
Средняя температура наружного воздуха за весь наблюдаемый период (табл. 2) в г. Серове составила -9,05 ОС, при расчетной температуре (также без учета апреля) равной -10,4 ОС.
Для г. Серова этот нормативный параметр на всю продолжительность отопительного периода можно определить как среднее между показателями городов Верхотурье и Ивдель (табл. 1), что составит [-7,6+(-7,3)]/2=-7,45 ОС на период до 2000 г. [1].
Но именно отопительный период 1999-2000 гг. случился аномально теплым (табл. 2), когда фактическая средняя температура составила -5,73 ОС. Вряд ли следует учитывать данные этого сезона, в виду их аномальности. В этом случае средняя температура наружного воздуха за весь наблюдаемый период составит -9,25 ОС.
Следовательно, фактическая средняя температура наружного воздуха за рассматриваемый период оказалась примерно на 11,0% выше (теплее), чем нормативно принятая.
Аналогичные результаты наблюдались и по другим населенным пунктам Свердловской области при проведении наладочных работ в период 1980-1990-х гг. прошлого века.
Причем некоторое большее превышение фактических средних температур воздуха над нормативными наблюдалось в городах (г. Первоуральск, г. Полевской и др.), расположенных рядом со Свердловском (Екатеринбургом). То есть, можно принять, что по Свердловской области на протяжении 1980-1990-х гг. наблюдалось превышение данного показателя отопительных сезонов над нормативными [1]. Очевидно, данное обстоятельство и было учтено в новой редакции СНиП [2], введенного в действие с 1 января 2000 г. Но данная поправка оказалась несколько скромнее -примерно 5-7%. Использованы эти данные нового СНиП [2] и при подготовке территориальных строительных норм (ТСН) Свердловской области [5]. Это статистическая картина по конкретному климатическому параметру в среднем за последние почти 20 лет прошлого века. Представляет интерес проведение оценки динамических характеристик данного климатического параметра, также без учета аномальных данных по сезону 1999-2000 гг. (табл. 3).
Из данных табл. 2 и 3 видно, что наблюдается заметная разбежка величины климатического параметра от среднего в -9,25 ОС. Причем по двум вариантам расчетов (табл. 2, 3) количество значений параметра ниже среднего пока больше. Но есть одна характерная особенность по результатам наших наблюдений. Если в зимние месяцы температуры наружного воздуха в основном соответствуют нормативам СНиП [1, 2], то в переходные месяцы наблюдаются заметные отклонения:
□ октябрь: до +2,38 ОС (факт.) при нормативе +0,5 ОС;
□ март: до -3,45 ОС (факт.) при нормативе -8,8 ОС. То есть наблюдается действительно некоторое потепление в осенние и весенние периоды. Но это тем хуже для нас, т.к. существующие системы теплоснабжения не приспособлены эффективно работать при высоких температурах наружного воздуха (в пределах температурного графика) и все это заканчивается «перетопами» и пережогом топлива в осенний и весенний периоды.
Таблица 3. Колебания средних температур воздуха за каждые три отопительных сезона.
Годы
1985-1989
1989-1992
1992-1995
1995-1998
1998-2002
Средняя температура отопительного периода, °С (%)
-9,3(100)
-8,7 (93,3)
-9,66(103,6)
-8,25 (88,5)
-10,31 (110,6)
К аналогичной ситуации ведет и принятая в ТСН Свердловской области [5] температура воздуха в жилых помещениях квартир в холодный период года, равная +21 ОС.
В соответствии с «Правилами предоставления коммунальных услуг» [6], потребительские свойства и режим предоставления коммунальных услуг должны соответствовать установленным нормативам: по теплоснабжению, температуре воздуха в жилых помещениях при условии выполнения мероприятий по утеплению помещений согласно действующим нормам и правилам.
В РФ впервые с 1 января 2001 г. введен национальный стандарт ГОСТ Р 51617-2000 [7], так и называемый «Жилищно-коммунальные услуги». Согласно этому ГОСТу данный параметр для условий Свердловской области составляет +20 ОС и только в угловых помещениях квартир данный показатель должен быть не более +22 ОС.
В США в свое время был предложен упрощенный метод оценки влияния внешней температуры на режим эксплуатации здания, основанный на использовании понятия «градусо-сутки» [8]. «Градусо-сутки отопления» в США определяется как разница между базовой температурой, если она ниже +19 ОС, в нашем случае +20 или +21 ОС. В этом случае количество «градусо-суток отопления» для города Екатеринбурга составит:
Кс=230.[21-(-6)]=6210(при tвв=21 ОС);
Кс=230.[20-(-6)]=5980 (при tвв=20 ОС), где 230 — расчетная продолжительность отопительного периода, сутки (табл. 1); -6 — расчетная средняя температура наружного воздуха за отопительный период для г. Екатеринбурга (табл. 1),ОС.
Следовательно, превышение расхода топлива на отопление по нормам ТСН [5] составит по сравнению с требованиями национального стандарта [7] (6210:5980). 100%=103,8%. В Свердловской области прогнозируется резкий рост развития жилищного хозяйства с возможным ростом объемов ввода новых жилых домов до 1-2 млн м2 в год, нетрудно посчитать на сколько увеличится перерасход топлива на отопление.
Выводы
На основании выполненного анализа динамики ряда климатических параметров отопительных сезонов по ряду населенных пунктов Свердловской области можно отметить:
1. Фактические средние температуры воздуха за отопительные периоды (в целом) соответ-
ствуют в основном установленным в СНиП [2], введенном в действие с 1 января 2000 г.
2. Имеющиеся у нас фактические значения данного климатического параметра за 17-летний период не позволяют сделать вывод о наличии природных тенденций по повышению средней расчетной температуры наружного воздуха отопительных сезонов. Но при этом наблюдаются заметные отклонения в сторону повышения фактических среднемесячных температур воздуха в переходные периоды отопительных сезонов. Это приводит к заметным «перетопам» (пережогам топлива) в начале и конце отопительных сезонов. Реальным выходом из этой ситуации может быть переход на количественное (комбинированное) регулирование отопительной нагрузки, хотя бы в указанные переходные периоды. Данная рекомендация является давно известным мероприятием [3], но практически не используемым в отечественной практике.
3. Следует откорректировать принятую в ТСН Свердловской области [5] среднюю температуру воздуха внутри отапливаемых жилищных помещений в соответствии с положениями национального стандарта [7].
Литература
1. СНиП 2.01.01-82 Строительная климатология и геофизика. М.: Минстрой РФ, 1996. 305 с.
2. СНиП 23-01-99 Строительная климатология. М.: Госстрой России, 2000. 122 с.
3. Соколов Е.Я. Теплофикация и тепловые сети: Учебник для вузов. — 7-е изд. М.: Изд-во МЭИ, 2001. 472 с.
4. СНиП 2.04.01-85. Внутренний водовод и канализация зданий. М.: Изд. стандартов, 1985.
5. ТСН 23-301-2004 Свердловской области, Энергетическая эффективность жилых и общественных зданий. Нормы по энергопотреблению и теплозащите. Екатеринбург: Правительство Свердловской области, 2004. 59 с.
6. Правила предоставления коммунальных услуг. Утв. постановлением Правительства РФ от 26.09.1994 № 1099 (с изменениями на 01.02.05).
7. ГОСТ Р 51617-2000 Жилищно-коммунальные услуги. Общие технические условия. М.: Госстандарт России, 2000. 29 с.
8. Эффективное использование электроэнергии / Под ред. К. Смита: Пер. с англ. М.: Энергоиздат, 1981. 400 с.