От Антонов
К All
Дата 03.07.2004 09:56:02
Рубрики Россия-СССР; Крах СССР; Образы будущего; Катастрофа;

Отопление – некоторые количественные выкладки.

Обсуждение на форуме «проблем ЖКХ» и затем некоторые выводы в статьях, в т.ч. и С.Г. выявили некоторое «невежество» в этой проблеме. «Невежество» связано с НЕВЛАДЕНИЕМ КОЛИЧЕСТВЕННЫМИ величинами и поэтому появляются качественные ошибки.
Исторически на протяжении последних 2 тыс. лет постоянные жилища на территории Восточной Европы были двух типов: полуземлянки в лесостепной и степной зоне и надземные деревянные избы, характерные для Северо-Запада («Новгородской» земли). Обогрев в зимнее время производился «по черному» (отсутствовал специальный дымоход, выводивший дымовые газы наружу, минуя помещение жилища) глинобитной СВОДЧАТОЙ печью (иногда с каменным сводом). Сводчатая печь выполняла три функции: предохраняла от пожара жилище (гасила искры в дымовых газах); в глиняных корчагах, вставлявшихся снаружи в отверстия в своде, готовилась еда и пойло для скота; и аккумулировала тепло от горения, которое затем постепенно обогревало жилище. В дальнейшем сводчатая печь увеличилась в размерах – в топочное пространство стало возможно размещать корчаги. Увеличение размеров увеличило теплоаккумулирующую способность печи, она превратилась в т.н. отражательную печь: прогретый до высокой температуры свод позволял после прекращения горения и выгребания углей на поду топки выпекать хлеб, пироги, готовить «томленые» блюда – каши, репу (затем картошку), молоко. Таким образом, русская (восточно-европейская) печь выполняла две ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ функции – приготовления еды и корма и отопления жилища. Во втором тысячелетии полуземлянки исчезли, уступив место мазанкам (полностью надземное жилище со стенами, формируемых обмазкой глиной плетня, и крытое пучками камыша или соломы). Однако в чрезвычайных случаях возврат к полуземляночному типу жилища происходил постоянно, последний раз – в ВОВ. Связано это не только с меньшим расходом ресурсов на сооружение, но и меньшим расходом топлива на отопление. Однако меньший расход топлива сопровождался большей СЫРОСТЬЮ жилища. Для нормального проживания человека необходима нормальная величина воздухообмена, для которой, если перевести в расход топлива на поддержание комнатной температуры в жилище зимой в Средней полосе России, требуется ок. 1 кубометра дров (500 кг). Такая же величина теплопотерь приходится на отапливаемую площадь жилища (избы, мазанки) в 6 кв. метров на человека. 6 кв. метров жилья на человека есть исторически и объективно обусловленная площадь отапливаемого жилья: как по минимальной величине воздухообмена и величине урожая соломы (500 кг) в безлесных районах (изготовление кизяка), так и по ресурсам дров - 1/2 величины ежегодного прироста древесины в центральных районах России (1,5-2 куб. метра на га) – используемой на дрова и вторая 1/2 – как стройматериал. Такой предел достигается при плотности населения в 30 чел/кв. км. [Опоэтизированные русские березовые рощи – это дровяные леса.] Господствующий класс России из-за отопления также умерял свои аппетиты. Зимний (отапливаемый!) дворец в СПб имел населенность в 10 кв. м на человека: в 1837 году, когда случился пожар, Бенкендорф установил численность жильцов Зимнего в 3 тыс. человек. Дворцы в Питере в то время можно было содержать только на набережных, подходы к которым были забиты барками с дровами.
В общественных зданиях, где технологические процессы, связанные с топкой, не производились, как-то церкви и присутственные места, поддерживались в «обитаемом» состоянии большим расходом материалов (кирпича) на их сооружение. Толстые стены и своды выступали как теплоаккумулирующая масса летней жары и ее сохранение до середины зимы, фактически до начала Великого поста, когда общественная жизнь фактически замирала. Или если зимние «общественные сооружения» были отапливаемые, то их размер был небольшой (например, в некоторых церквях т.н. зимний придел).
Исторически до середины 20 века ВСЕ отопление базировалось на твердом топливе: дровах, угле, торфе. Массовое использование жидкого (мазут) и газообразного топлива – это последняя треть 20 века.
Твердое топливо «капризно» по условиям сгорания. В НЕБОЛЬШИХ топках дрова, чтобы хорошо горели, должны быть попилены на мелкие чурки и поколоты, что связано с большими затратами труда. Сжигание дров в больших топках: котельных, паровозах и т.п., не требуют больших затрат труда на пилку и колку. Поэтому даже простая организация центрального отопления на дровах связана с уменьшением трудозатрат.
Городское жилье с индивидуальным печным отеплением в больших многоквартирных домах без дровяных сараев и прочих ИНДИВИДУАЛЬНЫХ хранилищ твердого топлива невозможно. Поэтому при индивидуальном печном отоплении (варки пищи) городские дома были малоэтажными (одно-двухэтажными) около которых большие территории, соизмеримые с площадью отапливаемых помещений, занимали дровяники. [Представить себе многоквартирный девятиэтажный дом (10 тыс. кв. метров = 1 га) с индивидуальным печным отоплением невозможно]. Многоэтажные, многоквартирные городские дома строились с централизованным печным отоплением на ВЕСЬ дом от одной котельной, размещавшейся в подвале. Аналогично отапливались и большие общественные здания: школы, театры, магазины (около них возвышались массивные кирпичные трубы котельных).
Многоквартирные городские дома были «буржуазными», поэтому при прекращении централизованного отопления от домовой котельной в них стало возможно проживать только при использовании «буржуек». В окраинных пролетарских районах Москвы и Питера дома были малоэтажные деревянные с печным отоплением, и «буржуйки» им были не нужны.
Появление БОЛЬШИХ котельных позволило использовать для топки малоценные или трудносгораемые виды топлива: угольную мелочь, высокозольный бурый уголь, торф, неколотые чурки дров. Ликвидация домовых котельных и организация отопления от центральной преследовала цель повысить производительность труда «кочегаров». Но как бы ни организовывалось отопление, его потребление на 1 кв. метр площади не менялось (ок. 0,1 кВт/кв. м). Поэтому и нормы отапливаемого жилья до последней трети 20 века оставались такими же, как и при принятии крещения: 6 кв. м на человека.
Однако использования для отопления централизованных котельных снизило КПД использования топлива – исчезла его технологическая функция как средства приготовления еды. Замена была найдена в жидком топливе (примусы и керогазы) и электроплитках.
ОБЩЕСТВЕННАЯ ЭКОНОМИЯ ресурсов топлива на отопление жилья, производственных и общественных зданий была найдена в ЦЕНТРАЛИЗОВАННОМ использовании технологических ОТХОДОВ тепла ПРОМЫШЛЕННЫХ производств: электроэнергетики, металлургии, химической промышленности.
Наиболее массовым технологическим отходом была энергия фазового перехода (тепло конденсации пара) в тепловых электростанциях. Совмещение (комбинирование) производства электроэнергии и теплоснабжения за счет строительства ТЭЦ (теплоэлектроцентралей) позволило использовать фактически дармовую тепловую энергию, однако за счет некоторого снижения выработки электроэнергии (примерно на 20%). Если эту недовыработки электроэнергии принять как бы израсходованную на чистое электроотопление, что делают некоторые современные «крутые», то энергоэффективность ТЭЦ выше в 10 раз. («Крутой» минимум в десять раз быстрее уничтожит невосполнимые ресурсы.)
Увеличение удельного расхода топлива на производство 1 кВт.час с 320 г.у.т. до 400 г.у.т. приводит как бы к тому, что либо электроэнергия становится дороже на 25% при дармовом отоплении, либо тепловая энергия по тепловому эквиваленту в 300 г.у.т. отпускается по цене как за 80 г.у.т. Т.е. в 4 раза дешевле, чем от котельной. Если отпуск тепловой энергии (300 г.у.т.) производить по цене, как от котельной, то электроэнергия из 100 г.у.т. будет по топливной составляющей дешевле в 3,5 раза, чем например в Японии (350 г.у.т. на 1 кВт.час).
Возникает другой вопрос – какова может быть величина отпуска тепла или, иначе говоря, величина отапливаемой площади, не только жилья, но и всей инфраструктуры.
Современный уровень потребления электроэнергии, если перевести ее в мощность электрогенерирующих станций составляет ок. 1 кВт, например для Москвы и всех центральных районов России. Для такого электропотребляющего промышленного района как Свердловская область эта величина составляет 2 кВт. Существенно больше потребление в районах производства первичного алюминия, но там тепловых станций почти нет.
При величине отпуска электроэнергии в 1 кВт, как в Москве, оптимальный отпуск тепла, т.е. без перехода работы ТЭЦ (ТЭЦ сверхкритических параметров пара) в «котельный режим» будет составлять только 2,5 кВт или в квадратных метрах – только на 25 кв. метра всей отапливаемой площади – жилья, магазинов и самое главное – производственных помещений. Если принять, что в Москве на одного жителя приходится ок. 27 (?) кв. метров жилой отапливаемой площади, то мощностей ТЭЦ явно не хватает. Поэтому с учетом всего отопления сейчас в Москве бОльшую часть тепла и производят котельные. Иначе электроэнергию надо было бы передавать в другие районы, а более вероятнее, организовать в Москве выплавку первичного алюминия, т.к. передача электроэнергии в другие районы переносит московские «проблемы» с отоплением, к потребителям «московской» электроэнергии. Для Свердловской области с ее 2 кВт на одного жителя величина всей отапливаемой площади будет ок. 50 кв. метров, что соизмеримо с жилой, производственной и «общественной» площадью, приходящейся на одного жителя. Но если учесть что половина электрогенерирующих мощностей области – это базовые станции, ГРЭС и АЭС, то половину тепла и в Свердловской области производят котельные. Однако величина потребления электроэнергии в области (на одного жителя) говорит о принципиальной возможности организовать «даровое» отопление только на базе электропотребления тяжелой промышленности.
Домашнее (бытовое) электропотребление в РФ, если его перевести в мощность, составляет в среднем 100-150 ватт на человека, при пиковой величине в 200 ватт. Т.е. производство электроэнергии для домашнего потребления в Москве ниже в пять раз общего, и таким образом на базе его «дармовую» теплофикацию Москвы вести невозможно. А если возможно, то в пределах ПЯТИ квадратных метров на человека, т.е. величины, близкой к исторической. Эта величина бытового электропотребления может только обеспечить «халявной» (от ТЭЦ!) горячей водой (300 вт на человека), без которой современная цивилизованная жизнь невозможна. Так что даже от этого на отопление жилья «халявной» энергии не остается. Москва, Калуга, Кострома, Питер, Тверь и т.д. – города теплорасточительные.
Эквивалентность тепловой энергии в куб. м газа по калорийности в 36 МДж/куб. м.
1 кВт = 0,1 куб. м /час = 2,4 куб. м/сутки = 432 куб. м/отоп. сезон (180 суток).
Для отопления 50 кв. м, приходящихся на одного жителя Москвы и других благополучных крупных городов в год потребуется 2,16 тыс. м газа (2,65 т.у.т). Это величина равная потребелению всего газа в РФ на одного жителя. Т.е. весь добываемый газ таким образос тратился бы только на отопление существующих площадей. Т.е. его не осталиось бы ни для выработки электрожнергии на базовых ТЭС, металлургии, химии, транспорта. Т.е. лозунг Чубайса: "Весь газ - на отепление квадратных метров!".
Некоторые выводы из вышесказанного.
1. Районы без тяжелой (электропотребляющей) промышленности теплоэнергорасточительны – «халявного» тепла на отопление у них нет. ТЭЦ в таких районах не смогут ликвидировать котельные с «недармовым теплом».
2. Замена котельных индивидуальными отопителями возможна только на базе высокоценных первичных энергоисточниках: ПРИРОДНОМ ГАЗЕ и СОЛЯРКЕ, которых осталось только лет на 20-30.
3. Величины отапливаемых площадей – производственной, жилой и общественной, не могут быть волюнтаристски установлены. Они ДОЛЖНЫ определяться величиной «халявного» тепла современной промышленной инфраструктуры – электроэнергетики, металлургии, химии. Иной подход - заведомо неустойчивая, катастрофичная экономика и, соответственно, хозяйственная катастрофа всего общества.
4. В международном разделении труда в его минимально необходимой величине для Будущего Россия должна делать упор на тяжелую ЭНЕРГОПОТРЕБЛЯЮЩУЮ промышленность, потребление энергии в которой не зависит от ее дислокации – в Таиланде, Бразилии или Сибири. Но ее тепловые отходы можно использовать для целей «халявного» отопления.
5.Перевод отопления В РФ на индивидуальную основу энергетически (по располагаемым ресурсам) необоснован и неэкономичен.
От Товарищ Рю
К Антонов (03.07.2004 09:56:02)
Дата 13.07.2004 01:43:43

Ой ли, количественные ли?

>Для отопления 50 кв. м, приходящихся на одного жителя Москвы и других благополучных крупных городов в год потребуется 2,16 тыс. м газа (2,65 т.у.т). Это величина равная потребелению всего газа в РФ на одного жителя. Т.е. весь добываемый газ таким образос тратился бы только на отопление существующих площадей.

На самом деле, отопление домов — никакой не кунштюк. Все давно описано и учтено в справочниках. Например, для чистоты эксперимента берем "сталинский" еще от благословенного 1950 г. "Краткий технический справочник", открываем т.2, находим раздел "Теплотехника", главу IV "Нормы расхода топлива", пункт 2 "Нормы расхода топлива на отопления зданий" и подпункт 50 под скромным заголовком "Расход условного топлива на отопление зданий за отопительный сезон". И видим такую формулу:

В = V * b * z(Tв - Тн), (кг)

где V - кубатура здания по наружному объему в тыс.куб.м, b - удельный расход топлива в сутки в кг/тыс.куб.м при разности температур 1 град. (табличная величина, см.ниже), z - число дней отопительного периода (табличная величина), Тв - расчетная температура внутри здания (согласно ГОСТ, но в принципе вы можете выбирать ее любой в пределах разумного), Тн - средняя наружная температура в течение отопительного периода (табличная величина). Ну, а В — это тот самый нормативный расход топлива на отопление здания в тоннах условного топлива (извиняюсь за масло, которое по-прежнему масляное).

Величина b для второго климатического пояса (куда входят Москва, Ленинград, Киев, Горький, Харьков, Куйбышев, Донецк, Днепропетровск, Одесса, Ростов-на-Дону - т.е. все крупнейшие города б.СССР, с учетом того, что хотя Новосибирск, Свердловск и Челябинск - в первом поясе, самом холодном, зато Ташкент, Баку и Тбилиси - в третьем, самом теплом) с минимальной расчетной температурой от -20 до -30 град. дискретно изменяется в пределах от 2.35 до 1.1 кг/тыс.куб.м (чем больше здание, тем она меньше; по несложным подсчетам и справке с таблицей для стандартной пятиэтажки-хрущевки в 4 подъезда – 60 * 8 * 15 м = 7.2 тыс.куб.м – она равна 1.45).

Число дней отопительного периода колеблется у нас от 159 (Киев) до 193 (Горький), отбрасывая явные экстремумы.

Внутреннюю расчетную температуру принимаем за 20 град., среднюю наружную - условно как среднее арифметическое между киевской (—2) и горьковской (—8), т.е. —5 град.

Итого имеем В = 7.2 * 1.45 * 175 * 25 = 45.5 тонн. Нецелый вагон угля на зиму. Но это, как минимум, человек на 240-320 (4 * 4 * 5 = 80 квартир) по тогдашним нормам. Общая площадь жилья при этом составляет порядка 60*8*5 = 2400 кв.м. (опять же по тем спартанским нормам на одной площадке 2 однокомнатные и 2 двухкомнатные квартиры, что соответствует тогдашним средним реалиям даже в Москве). В результате получаем цифры, что средний житель занимал от 6.5 до 10 кв.м полезной площади (правда, вкл. лестницы и площадки) и тратил... от 140 до 190 кг условного топлива за отопительный сезон! (Расчет относится к каменным зданиям и не учитывает наличие подвалов – чердаки учитывает, — еще нескольких не таких значительных коэффициентов и, понятно, горячего водоснабжения).

А теперь – оп-ля, сальто-мортале, смертельный номер, следите за руками!

Поднимаем эту нищенскую норму четвертой-пятой пятилетки щедро ВЧЕТВЕРО (реконструированную "хрущевку" теперь населяют всего 60-80 человек, т.е. грубо говоря, одна семья в 3-4 человека занимает "сьют" на целую площадку – явно неплохо, ведь теперь на штуку поголовья приходится по 26-40 кв.м, даром что вместе с лестницами и туалетами). При этом ОБЩЕЕ энергопотребление дома, скорее всего, заметно уменьшится за счет новых технологий в ходе ремонта, реконструкции и модернизации (одно тройное остекление снижает их на четверть, но мы не крохоборы какие-нибудь и эти мелочи не считаем) – и в результате на одного жителя приходится... от 560 до 760 кг у.т. Или в 3-5 РАЗ меньше, чем было обещано добрым Антоновым!

Чтобы ТАК ошибиться, надо ОЧЕНЬ сильно того захотеть. Или работать в Госплане нью-совко... советского разлива.
От Кудинов Игорь
К Товарищ Рю (13.07.2004 01:43:43)
Дата 13.07.2004 10:00:47

Re: Ой ли,

Остался пустячок для обладателя такой волшебной книги - посчитать вентиляцию.
От Товарищ Рю
К Кудинов Игорь (13.07.2004 10:00:47)
Дата 13.07.2004 18:38:31

Что-то думал обладатель, думал...

>Остался пустячок для обладателя такой волшебной книги - посчитать вентиляцию.

... да так и не придумал, каким образом вентиляция еще при ТЕХ нормах повышает расход топлива. А если кто хотел сверх норма свежего воздуха - ну, стало быть, сидел в бодрящей прохладе. И на лишнее ведро угля не претендовал.
От Кудинов Игорь
К Товарищ Рю (13.07.2004 18:38:31)
Дата 13.07.2004 18:54:36

Re: Что-то думал

>... да так и не придумал, каким образом вентиляция еще при ТЕХ нормах повышает расход топлива.

Очень просто - для подогрева n кубометров воздуха требуется m калорий, в жилых помещениях требуется обеспечить k кратность, в нежилых - l. Посмотрите в архиве - Кропотов , кажется, приводил конкретные цифры. Если в самом деле интересно.
От Товарищ Рю
К Кудинов Игорь (13.07.2004 18:54:36)
Дата 13.07.2004 19:16:23

А кто ее специально организовывал-то?

>Очень просто - для подогрева n кубометров воздуха требуется m калорий, в жилых помещениях требуется обеспечить k кратность, в нежилых - l.

Двери-форточки открываются-закрываются - вот и вся техника. Не думаете же вы, что составители норм их теоретически выводили? Это и есть практические данные - с вентиляцией, щелями в окнах, кривыми дверями и т.п. - только усредненные и нормированные по паре параметров.
От Кудинов Игорь
К Товарищ Рю (13.07.2004 19:16:23)
Дата 13.07.2004 19:45:06

вы книжку-то посмотрите повнимательнее.

или поищите специальный справочник по отоплению и вентиляции. В кирпич толщиной, замечу.
От Баювар
К Антонов (03.07.2004 09:56:02)
Дата 12.07.2004 01:31:30

"районная" котельная работает на газе

>Обсуждение на форуме «проблем ЖКХ» и затем некоторые выводы в статьях, в т.ч. и С.Г. выявили некоторое «невежество» в этой проблеме. «Невежество» связано с НЕВЛАДЕНИЕМ КОЛИЧЕСТВЕННЫМИ величинами и поэтому появляются качественные ошибки.

Ура!

>Появление БОЛЬШИХ котельных позволило использовать для топки малоценные или трудносгораемые виды топлива: угольную мелочь, высокозольный бурый уголь, торф, неколотые чурки дров.

Так.

> Совмещение (комбинирование) производства электроэнергии и теплоснабжения за счет строительства ТЭЦ (теплоэлектроцентралей) позволило использовать фактически дармовую тепловую энергию, однако за счет некоторого снижения выработки электроэнергии (примерно на 20%).

Вот оно -- цена дармового!

>Увеличение удельного расхода топлива на производство 1 кВт.час с 320 г.у.т. до 400 г.у.т. приводит как бы к тому, что либо электроэнергия становится дороже на 25% при дармовом отоплении, либо тепловая энергия по тепловому эквиваленту в 300 г.у.т.

Дополнение. Есть в Ростовской области под Новочеркасском огроменная ГРЭС, поселок Донской. Электричеством она много кого снабжает, а теплом?

>5.Перевод отопления В РФ на индивидуальную основу энергетически (по располагаемым ресурсам) необоснован и неэкономичен.

Ниоткуда не следует. Один леший: "районная" котельная работает на газе и с дикими потерями рассылает тепло по району. Была бы на буром угле... не стер, см.выше. Так ведь на газе: не лучше ли таки тот газ в домовую хайтековскую (западнизм как всегда рулес) котельную подать? И можно еще так обустроить, чтобы толику электричества за деньги в сеть слала, тоже что-то такое делается, угадайте где.
От Сепулька
К Антонов (03.07.2004 09:56:02)
Дата 04.07.2004 19:17:00

Интересные выводы

Надеюсь, оппоненты проверят количественные выкладки.
>4. В международном разделении труда в его минимально необходимой величине для Будущего Россия должна делать упор на тяжелую ЭНЕРГОПОТРЕБЛЯЮЩУЮ промышленность, потребление энергии в которой не зависит от ее дислокации – в Таиланде, Бразилии или Сибири. Но ее тепловые отходы можно использовать для целей «халявного» отопления.
>5.Перевод отопления В РФ на индивидуальную основу энергетически (по располагаемым ресурсам) необоснован и неэкономичен.

Т.е. не только система отопления, но и система энергопотребляющей промышленности в СССР были сделаны очень энергетически экономно! Собственно, я всегда подозревала, что очень многое, что было сделано в СССР (и что мы еще не изучили до конца) было сделано оптимально даже не по одному, а по совокупности параметров.
От Антонов
К Сепулька (04.07.2004 19:17:00)
Дата 07.07.2004 17:40:09

Re: Интересные выводы

Этот вывод относится и ко всему транспорту СССР. Енергопотребление клоторого было в 2 раза меньше чем , в США, и в 1,5 раза меньше среднемирового.