В настоящее время в России всё более возникает необходимость выявления наиболее перспективных малозатратных направлений повышения тепловой эффективности для современного строительства и, в первую очередь, при реконструкции существующих зданий.

На современном этапе развития строительной индустриии при строительстве и реконструкции зданий достаточно актуальным направлением является снижение затрат энергии на климатизацию помещений за счет совершенствования систем отопления, например, регулирование расхода тепловой энергии на отдельном отопительном приборе. Важное место среди устройств систем отопления занимают терморегуляторы или радиаторные термостаты.

Термостат устанавливается в системе отопления здания перед отопительным прибором любого типа на трубе, подающей в него горячую воду. Радиаторный терморегулятор представляет собой автоматический пропорциональный регулятор с относительно небольшим диапазоном регулирования. После установки радиаторных терморегуляторов отпадает необходимость открывать окна для регулирования температуры в помещениях. Терморегуляторы будут постоянно поддерживать температуру в диапазоне от 6°С до 26°С на желаемом уровне с точностью 1°C.

Термостаты легко устанавливаются как в новых, так и в существующих системах отопления. Они долговечны и не требуют профилактического обслуживания.

Оснащение отопительных приборов индивидуальными автоматическими термостатами позволяет, уменьшить расход тепловой энергии на отопление на 10÷20 % за счет снижения непроизводительных затрат теплоты («перетоп»), за счет учета теплопоступлений с солнечной радиацией, с внутренними тепловыделениями и за счет снижения воздухообмена в отапливаемых помещениях.

Перспективным представляется применение на отопительных приборах регуляторов с электрическим управлением. Данные регуляторы могут осуществлять простейшую функцию поддержания заданной температуры воздуха в помещении.

В России распределители тепла появились около 7 лет назад. Однако, несмотря на усилия фирм-производителей по продвижению системы, массового применения она до последнего времени не нашла. С ростом платежей и ликвидацией дотаций приходит осознание того, что от индивидуального учета и регулирования уже не уйти.

Эффективность инвестиций в энергосберегающие мероприятия находится в прямой зависимости от стоимости энергии. Применение регулируемой системы отопления с терморегулятором прямого действия на каждом отопительном приборе выглядит достаточно привлекательным для инвестора: срок окупаемости этого варианта с учетом дисконтирования составляет не более 10 лет при сроке службы терморегулятора 30 лет.

Область применения радиаторных термостатов достаточно обширна: жилые дома, коттеджи, производственные и административные здания и помещения, больницы, школы и дошкольные учреждения и т. д.

Технических ограничений применения радиаторных термостатов нет (для однотрубной системы отопления обязательно наличие байпасной перемычки около каждого из радиаторов).

Установка радиаторных термостатов

1. Формулировка проблемы по рассматриваемому методу (технологии) повышения энергоэффективности; прогноз перерасхода энергоресурсов, или описание других возможных последствий в масштабах страны при сохранении существующего положения

В настоящее время архитектура и строительство вступают в новый этап своего развития, связанный с повышением тепловой эффективности зданий. Работы по повышению тепловой эффективности развиваются, с одной стороны, с учетом предыдущих достижений по энергосбережению в строительной отрасли, с другой стороны, используются новейшие инновационные энергосберегающие решения в системах теплоснабжения и климатизации зданий.

Возникает необходимость выявления наиболее перспективных малозатратных направлений повышения тепловой эффективности для современного строительства и, в первую очередь, при реконструкции существующих зданий.

2. Наличие методов, способов, технологий и т.п. для решения обозначенной проблемы

Проведенный анализ работ по повышению тепловой эффективности зданий, которые получили признание в мировой практике, и, в первую очередь, в таких странах, как Финляндия, Швеция, Дания, а также выполненных в России, показал, что на современном этапе развития строительной индустриии при строительстве и реконструкции зданий достаточно актуальным направлением является снижение затрат энергии на климатизацию помещений за счет совершенствования систем отопления. К нему относятся: регулирование расхода тепловой энергии на отдельном отопительном приборе в соответствии с объемно-планировочными решениями помещения и тепловой защитой ограждающих конструкций, режимом эксплуатации и фактическими значениями наружной температуры, скорости и направления ветра, то есть с учетом фактического теплового баланса помещения; использование периодического отопления, то есть понижение температуры внутреннего воздуха ниже нормативного значения в течение части суток, допускаемое в таких зданиях, как административные, школы, театры и т. д.).

При использовании регулируемой системы отопления помимо повышения тепловой эффективности зданий, наряду с экономией энергии обеспечивается повышение уровня комфорта. Это обстоятельство обязательно должно быть учтено при оценке экономической эффективности энергосберегающих мероприятий.

Наиболее насущной проблемой, по мнению специалистов, является автоматизация тепловых и гидравлических режимов на уровне пользователя. Только применяя современное оборудование, можно достичь максимального теплового комфорта в помещении. Важное место среди устройств систем отопления занимают терморегуляторы или радиаторные термостаты.

3. Краткое описание предлагаемого метода, его новизна и информированность o нём, наличие программ развития; результат при массовом внедрении в масштабах страны

Термостат устанавливается в системе отопления здания перед отопительным прибором любого типа на трубе, подающей в него горячую воду. Сокращая подачу излишнего тепла от отопительного прибора в периоды теплопоступлений от солнечной радиации, людей, электробытовых приборов, терморегулятор исключает перегрев помещения. Радиаторный терморегулятор представляет собой автоматический пропорциональный регулятор с относительно небольшим диапазоном регулирования.

Термостаты легко устанавливаются как в новых, так и в существующих системах отопления. Они долговечны и не требуют профилактического обслуживания. После установки радиаторных терморегуляторов отпадает необходимость открывать окна для регулирования температуры в помещениях. Терморегуляторы будут постоянно поддерживать температуру в диапазоне от 6°С до 26°С на желаемом уровне с точностью 1°C. Радиаторные терморегуляторы гарантируют необходимое распределение воды по всей системе отопления. При этом даже самые удаленные радиаторы будут обеспечивать требуемую подачу тепла в помещении. Сокращая подачу "излишнего" тепла от отопительного прибора в периоды теплопоступлений от солнечных лучей, людей, электробытовых устройств термостат исключает перегрев помещения, обеспечивая в нем комфортную температуру воздуха.

Установлено, что оснащение отопительных приборов индивидуальными автоматическими регуляторами теплового потока (термостатами) позволяет, в зависимости от типа терморегуляторов и условий их эксплуатации, уменьшить расход тепловой энергии на отопление на 10-20 %, за счет снижения непроизводительных затрат теплоты (перетоп и т. п.), за счет учета теплопоступлений с солнечной радиацией, с внутренними тепловыделениями (при превышении их в отдельных помещениях от величины, заложенной в графике подачи теплоты на отопление), за счет снижения воздухообмена в отапливаемых помещениях. Эта величина заметно превышает уровень экономии тепловой энергии в случае ручного регулирования посредством кранов или вентилей (обычно 4 ÷ 9 % при нормально работающем ручном регуляторе). Индивидуальное авторегулирование теплоотдачи отопительных приборов следует дополнять авторегулированием подачи теплоты на отопление на вводе в здание. Установлено, что в случае комплексного оборудования системы отопления не только индивидуальными термостатами, но и регуляторами у источника тепловой энергии или в ИТП эффект экономии тепловой энергии на отопление составляет до 25-35 %. Указанные величины экономии энергии при реализации комплекса мероприятий по повышению эффективности ее подачи (устройство ИТП, установка радиаторных термостатов) была подтверждена опытом реальной эксплуатации жилых домов в Москве в Жулебино и в Басманном районе.

Перспективным представляется применение на отопительных приборах регуляторов с электрическим управлением. Данные регуляторы могут осуществлять простейшую функцию поддержания заданной температуры воздуха в помещении, но могут быть и более сложными и осуществлять управление расходом теплоносителя в отопительном приборе по достаточно сложной программе. Здесь возможна реализация так называемого прерывистого отопления - временного понижения температуры воздуха в помещениях в часы, когда помещение не используется. Наконец, возможно и применение системы автоматического управления инженерным оборудованием здания, одной из функций которой является регулирование расхода теплоносителя в отопительных приборах.

Энергосбережение в Дании на деле стало важнейшим и самым дешевым энергетическим ресурсом. Около 40% энергоресурсов в этой стране в начале 70-х годов тратилось на производство тепла для обогрева и горячего водоснабжения зданий. В ходе решительных мер, направленных на повышение энергоэффективности, в Дании были созданы уникальные и исключительно эффективные системы централизованного и децентрализованного теплоснабжения. Среди новых технических средств, повышающих эффективность использования тепловой энергии, в Дании повсеместно используются индивидуальные регуляторы тепла. Наиболее распространенным способом регулирования подачи тепла у потребителей является использование радиаторных термостатов датской фирмы "Данфосс". В среднем установка такого термостата обеспечивает годовую экономию тепла на 15%.

В России распределители тепла появились около 7 лет назад. Однако, несмотря на усилия фирм-производителей по продвижению системы, массового применения она до последнего времени не нашла. Это вполне естественно, потому что стоимость тепла для населения до 2000-2001 года была очень низкой (в 4-6 раз ниже мировой цены), и от этой стоимости жильцы платили менее 50%. Поэтому сумма возможной экономии была невелика и не могла быть стимулом для жильцов. Не было мотивации и для городских властей - дотации вроде бы снижаются, но они почти никогда не выплачивались «живыми» деньгами. За последние два года ситуация постепенно меняется. С ростом платежей и ликвидацией дотаций приходит осознание того, что от индивидуального учета и регулирования уже не уйти.

Несмотря на трудности предыдущих лет, в нескольких регионах по инициативе местного руководства все же были осуществлены проекты по индивидуальному регулированию и учету. Жилые дома, оборудованные термостатическими регуляторами и распределителями тепла, стоят в Дубне, Владимире, Ханты-Мансийске, Белорецке, Улан-Удэ, Курчатове. Часть проектов осуществлялась за счет кредитов международных организаций. Во всех домах в первый же год зарегистрированное общее потребление тепла ниже нормативного в среднем на 25-30%. Сравнение с аналогичным домом, оборудованным счетчиками, но без индивидуального регулирования в г. Дубне показало снижение потребления тепла в первый год на 10%. Снижение по отношению к нормативному потреблению составляло при этом 36%. Во Владимире по проекту МБРР было оборудовано распределителями тепла 7 жилых домов, но термостаты были установлены только в части квартир. Потребление в квартирах с термостатами оказалось в среднем по разным домам на 10-15% ниже, чем в квартирах без термостатов.

4. Прогноз эффективности метода в перспективе c учётом:
- роста цен на энергоресурсы;
- роста благосостояния населения;
- введением новых экологических требований;
- других факторов.

Результаты последующих лет зависят от того, насколько грамотно и последовательно реализуется схема индивидуального учета.

Эффективность инвестиций в энергосберегающие мероприятия находится в прямой зависимости от стоимости энергии. Очевидно, что чем выше стоимость энергии, тем быстрее окупаются технические решения, позволяющие снижать энергопотребление зданий. Был проведен анализ значений стоимости тепловой энергии для прогноза роста стоимости тепловой энергии в России к 2010 году, так как в российских условиях окупаемость оборудования зависит от того, насколько быстро растет стоимость 1 Гкал и оплаты за отопление для населения.

Применение регулируемой системы отопления с терморегулятором прямого действия на каждом отопительном приборе выглядит достаточно привлекательным для инвестора: срок окупаемости этого варианта с учетом дисконтирования составляет не более 10 лет при сроке службы терморегулятора 30 лет. Устройство регулируемой системы отопления с комнатными термостатами, если подходить с чисто экономических позиций, неоправданно: срок окупаемости превышает срок службы оборудования. Однако регулируемая система отопления с комнатными контроллерами (регуляторами с электрическим управлением) обеспечивает больший уровень комфорта, и окончательный выбор того или иного варианта системы отопления должен вестись с учетом этого обстоятельства. Необходимо также учитывать следующие два важных обстоятельства: внедрение энергосберегающих мероприятий дает значимый экономический эффект только в случае их массового применения; оценку экономической эффективности энергосберегающих мероприятий следует проводить с учетом стоимости тепловой энергии на перспективу.

5. Перечень групп абонентов и объектов, где возможно применение данной технологии c максимальной эффективностью; необходимость проведения дополнительных исследований для расширения перечня

Область применения радиаторных термостатов достаточно обширна: жилые дома, коттеджи, производственные и административные здания и помещения, больницы, школы и дошкольные учреждения и т. д.

6. Обозначить причины, по которым предлагаемые энергоэффективные технологии не применяются в массовом масштабе; наметить план действий, для снятия существующих барьеров

Некоторые причины, по которым предполагаемые энергоэффективные мероприятия пока не применяются в массовом масштабе:

- в массовом жилищном строительстве на сегодняшний день далеко еще не везде решен вопрос индивидуального учета потребляемой энергии. Дома оборудованы в лучшем случае счетчиками только на входе в здание, а дальше распределение может вестись по совершенно разным подходам. Пользователь расходует лишние деньги, если у него на входе не установлены приборы учета тепловой энергии. Одним из главных принципов, который нужно соблюдать при разработке отечественного законодательства, такой - пользователь должен платить за тепловую энергию столько, сколько он ее потребил;
- необходимо пересмотреть систему тарифов, субсидий и платежей так, чтобы люди, потребляющие тепло, имели возможность регулировать по своему усмотрению величину этого потребления и имели экономические стимулы к его снижению;
- зачастую для обычных жилых и общественных зданий полагают достаточным лишь установку термостатов без надлежащего оснащения другой запорно-регулирующей арматурой и жесткого контроля за качеством теплоносителя и уровнем эксплуатации. Эта ситуация приводит к существенно меньшему эффекту в энергосбережении, чем предусмотрено нормативами;
- недостаточная техническая информированность об эффективной работе только специально подобранной комплектации радиаторных терморегуляторов под конкретную систему отопления абонентов (например, комплект, собранный из случайных изделий разных фирм-производителей может физически не вписаться в проект данной системы отопления; или демонтаж предусмотренных проектом радиаторных терморегуляторов с заменой их на шаровые краны и последующей полной гидравлической разбалансировкой отопительной системы и т. д.).

7. Наличие технических и других ограничений применения метода на различных объектах; при отсутствии сведений по возможным ограничениям необходимо их определить проведением испытаний

Технических ограничений применения радиаторных термостатов нет. Не рекомендуется их установка на лестничных клетках, во вспомогательных помещениях, в тамбурах и т.п. ввиду неэкономичности установки и применения.Для однотрубной системы отопления установка радиаторных термостатов возможна только при наличии байпасной перемычки между подающим и обратным трубопроводами в непосредственной близи от каждого из радиаторов отопления.

8. Необходимость проведения НИОКР и дополнительных испытаний; темы и цели работ

Внедрение радиаторных термостатов не требует проведения дополнительных НИОКР и пр.

9. Существующие меры поощрения, принуждения, стимулирования для внедрения предлагаемого метода и необходимость их совершенствования

Для более широкого применения радиаторных терморегуляторов необходимо устранить причины и разрешить проблемы, изложенные в п. 6.

10. Наличие внедрённых пилотных проектов, анализ их реальной эффективности, выявленные недостатки и предложения по совершенствованию технологии с учётом накопленного опыта

В городе Кракове во время отопительных сезонов 1992-93 и 1993-94 годов был проведен демонстрационный проект по энергосбережению с целью показать возможности экономии тепла в типичных многоквартирных жилых зданиях, снабжаемых теплом от системы централизованного теплоснабжения. При этом внедрение современных энергосберегающих технологий должно было выявить потенциал снижения нагрузки на систему централизованного теплоснабжения. Демонстрационный проект в Кракове включал в себя наряду с другими мероприятиями по повышению энергоэффективности установку термостатических регуляторов на индивидуальных радиаторах и создание условий, стимулирующих жильцов их использовать.

В некоторых зданиях на всех радиаторах в квартирах, были установлены термостатические вентили и "локализаторы тепла". Для того, чтобы стимулировать жильцов устанавливать термостаты, им возвращались переплаченные за тепло деньги. Контрольные замеры отчетливо показали, что жильцы активно пользовались термостатами.

Мероприятия по утеплению зданий в сочетании с ранее установленными теплообменниками и термостатами безусловно дали максимальный результат. Экономия в 21 %, является вполне реальной и соответствует идее и предварительным оценкам проекта. Проводя сравнения с другими зданиями, можно заключить, что собственно меры по утеплению дают экономию тепловой энергии не менее 9 %. Необходимо заметить, что утепление не даст ожидаемый результат, если жильцы открывают окна в периоды с умеренной погодой, и, значит, какое-либо регулирование поступления тепла совершенно необходимо.