Энергоэффективность и энергосбережение при капитальном ремонте зданий
В.М. Цыганков, заместитель председателя экспертного совета при комитете по жилищной политике и ЖКХ Государственной Думы РФ, руководитель секции энергоэффективности экспертного совета, г. Москва
Развитие энерго- и ресурсосбережения – это механизм реформирования и модернизации жилищно-коммунального хозяйства страны, повышения качества и доступности жилищно-коммунальных услуг.
В этом направлении отношения регулируются Федеральным законом от 23 ноября 2009 года №261-ФЗ «Об энергосбережении и повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации». Цель закона – создание правовых, экономических и организационных основ стимулирования энергосбережения и повышения энергетической эффективности.
Что означает «энергетическая эффективность здания»?
Чтобы продолжать разговор, необходимо определиться с терминологией. 261-ФЗ определяет энергосбережение как: «Реализация организационных, правовых, технических, технологических, экономических и иных мер, направленных на уменьшение объема используемых энергетических ресурсов при сохранении соответствующего полезного эффекта от их использования (в том числе объема произведенной продукции, выполненных работ, оказанных услуг)», а энергоэффективность определяется как: «Характеристики, отражающие отношение полезного эффекта от использования энергетических ресурсов к затратам энергетических ресурсов, произведенным в целях получения такого эффекта, применительно к продукции, технологическому процессу, юридическому лицу, индивидуальному предпринимателю». И если применительно к ЖКХ определение «энергосбережение» вопросов не вызывает, то определение «энергетическая эффективность» требует некоторых пояснений.
По тексту данное определение применимо по отношению к продукции, технологическому процессу, юридическому лицу, индивидуальному предпринимателю. К какой из этих категорий отнести многоэтажный жилой дом? Из четырех категорий, данных в определении, дом с большой натяжкой можно отнести к продукции, хотя для домов не применим основной показатель продукции – количество. Дома, как продукцию, нельзя считать и сравнивать между собой поштучно, поскольку все они отличаются формой, объемом, жилой и общей площадью и т.д. Отсюда следует, что для определения энергетической эффективности здания, необходимо пользоваться не общим значением потребления энергии зданием, как единицей продукта, а удельным потреблением, приведенным к единице объема.
В рассматриваемых определениях фигурирует понятие «полезный эффект от использования энергетических ресурсов». Таким эффектом необходимо считать установленные климатические и санитарно-гигиенические параметры, необходимые для комфортного проживания граждан в данном помещении или для обеспечения комфортных условий производственно-хозяйственной деятельности, если это помещение не жилое. Энергетическая эффективность тем выше, чем меньше энергетических ресурсов, приведенных к единице объема, затрачено на обеспечение установленных параметров. Вместе с тем, энергетическая эффективность для жилого дома, (как объекта отличного от других видов продукции) – это комплексная характеристика, оценивающая потребление не одного, а нескольких видов энергии. Нельзя считать энергоэффективным здание, в котором в результате проведения неких мероприятий снижено потребление тепловой энергии, но на такую же величину повышено потребление электрической энергии. Энергетическая эффективность достигается энергосбережением, т.е. посредством проведения мероприятий, сокращающих потребление того или иного вида энергии. Имеет смысл проводить только те мероприятия, стоимость которых окупится за счет сэкономленной энергии в разумные сроки.
Когда повышение энергоэффективности здания будет выгодным?
Проведение энергосберегающих мероприятий само по себе только создает возможность уменьшения потребления энергетических ресурсов зданием. Чтобы реализовать эту возможность, необходимо проведение дополнительных ограничительных мероприятий, направленных на сокращение избыточного поступления этих ресурсов. Произведя утепление фасада, замену оконных блоков на блоки с энергосберегающими стеклопакетами можно ожидать существенного сокращения потребления тепловой энергии. Как показывает практика, зачастую потребление не только не сокращается, но значительно увеличивается, поскольку поступающее количество тепловой энергии становится избыточным и жители вынуждены утилизировать эти излишки посредством открывания окон.
Чтобы такой ситуации не было, для обеспечения комфортных санитарно-гигиенических параметров проживания, перед выполнением энергосберегающих мероприятий необходим перерасчет всей системы отопления здания, учитывающий изменение тепловой нагрузки, и, как следствие, замена ее элементов, а так же установление устройств ограничения поступления избыточного ресурса на вводе. Стоимость этих дополнительных мероприятий учитывают при определении окупаемости энергосберегающих мероприятий за счет стоимости сэкономленной энергии. Стремление к высокой энергетической эффективности должно быть ограничено эффективностью экономической.
ГОСТ Р 53905-2010 «Энергосбережение. Термины и определения» трактует понятие эффективного использования энергетических ресурсов как «достижение экономически оправданной эффективности использования энергетических ресурсов при существующем уровне развития техники и технологии и соблюдения требований к охране окружающей среды». Следовательно, говоря об эффективности использования энергетических ресурсов, мы должны понимать экономическую целесообразность тех или иных энергосберегающих мероприятий. Ситуация, когда достигнутая энергетическая эффективность здания за счет сэкономленной энергии не окупается в разумные сроки и становится экономически не выгодной, допустима лишь для объектов опытного строительства или при реализации пилотных проектов по отработке экспериментальных технологий.
Утепление фасадов при капремонте
В настоящее время развернулась полемика о необходимости увеличения энергоэффективности зданий при проведении капитального ремонта посредством утепления фасадов и увеличения требований к приведенному сопротивлению теплопередачи ограждающей конструкции. Рассмотрим состоятельность такой позиции. По обобщенной оценке экспертов распределение тепловых потерь в здании примерно следующее: 25% через ограждающие конструкции здания, 25% через светопрозрачные конструкции, 50% через вентиляцию. Россия, ввиду ее территориального расположения, разнообразия климатических условий, обладания запасами углеводородов, имеет принципиальные отличия от стран Европы с точки зрения потребления энергетических ресурсов в общем и в потреблении энергетических ресурсов коммунальным комплексом в частности.
Разнообразие климатических условий для потребления энергетических ресурсов характеризуется градусо-сутками отопительного периода (ГСОП), величина которых определяется прямой зависимостью от средней температуры наружного воздуха и продолжительностью отопительного периода. Чем выше значение ГСОП, тем большая суммарная величина потребляемых энергетических ресурсов. Для московского региона ГСОП составляет 4551, для Норильска 10000, для подавляющего количества европейских стран 2000-2500. Непосредственно уровень потребления тепловой энергии зданием определяется разностью температур внутреннего и наружного воздуха и теплофизическими характеристиками здания. Если в странах Европы для расчетов уровня потребления принимается температура наружного воздуха чуть ниже 0°С, то для России диапазон температур очень широк (для Якутска -64 °С). Если принимать за основу европейские уровни удельного потребления энергетических ресурсов, то в каждом регионе их достижение требует гораздо больших экономических затрат, чем в европейских странах. В большинстве регионов страны эти затраты не окупятся за счет стоимости сэкономленных энергетических ресурсов.
Что мы получим, если будем безгранично увеличивать сопротивление теплопередачи ограждающих конструкций, учитывая, что климат в России не однороден? На рис. приведены графики зависимости тепловых потерь через ограждающие конструкции здания в зависимости от региона. Эта зависимость нелинейная, описывается функцией вида y=1/x. Одно из ее свойств – чем больше изменения аргумента, тем меньше изменение функции. Чем больше ГСОП (т.е. чем холоднее регион), тем теплоизоляционный слой для экономии одинакового количества тепловой энергии будет более толстым и дорогим. Следовательно, для каждого региона стоимость сэкономленного киловатта будет разная, разной будет и та грань, за которой увеличение толщины теплоизоляционного слоя перестанет себя окупать за счет сэкономленной энергии.
Рис. Годовые тепловые потери через ограждающие конструкции здания в зависимости от сопротивления теплопередаче.
Таблица. Экономия тепловой энергии в зависимости от изменения приведенного сопротивления теплопередаче
Источник
Энергоэффективность
при капремонте:
все-таки — как?
Название статьи «Энергоэффективность при капитальном ремонте – как?», опубликованной в октябрьском номере отраслевого журнала «Строительство» и на сайте Агентства новостей «Строительный бизнес», и развернутый анонс к ней вызывают неподдельный интерес и большие ожидания на получение конкретного и конструктивного ответа на поставленный авторами насущный вопрос: «Как повысить энергоэффективность зданий при капитальном ремонте?».
Но с первых же строк (и, к сожалению, до последних) речь в статье идет о содержании процесса исследования, а не о сути его результатов. Очевидно, статью следовало бы назвать: «Методика проведения и состав НИР поповышению энергоэффективности зданий при капитальном ремонте», что значительно точнее соответствует содержанию статьи.
О результатах представленных исследований можно судить, разве что, по простенькой схеме на рис. 1, обнадеживающе названной: «Визуализация минимального перечня мероприятий по обеспечению повышения энергоэффективности зданий при капремонте».
Первое что необходимо отметить при рассмотрении указанной схемы – это отсутствие мероприятий по сокращению основного слагаемого общих теплопотерь зданий – расходов тепла на нагрев инфильтрующегося в здание наружного воздуха. Так, по данным доктора техн. наук, президента НП «АВОК Ю. А. Табунщикова (см. статью «Малозатратные оперативные мероприятия по экономии энергии» в журнале «Энергосбережение» №8 2012 г.), теплопотери за счет воздухообмена в многоквартирных жилых домах типовых серий, построенных до 1995 года в Центральной России (до изменений 1995 года в СНиП II-3–79*), составляют треть (32%) от общих теплопотерь зданий.
Слагаемые общих теплопотерь жилых зданий, построенных по типовым проектам до 1995 г.
Высокие расходы тепла на вентиляцию в старых зданиях обусловлены, прежде всего, превышением на 30% фактического количества инфильтрующегося в них свежего воздуха над его количеством, требуемым по санитарно-гигиеническим нормам. Несложно подсчитать, что снижение воздухопроницаемости наружных ограждающих конструкций домов (стен, дверей, окон) на эти самые 30% уменьшит общие теплопотери зданий почти на 10% (0,32 х 0,3 = 0,96). Однако мероприятий по использованию такого серьезного резерва экономии энергии в схеме на рис.1 комментируемой статьи не отмечено. Указанная же рекомендация по замене окон на «более энергоэффективные» — всего лишь частичное решение проблемы снижение инфильтрации холодного воздуха, т.к. есть еще и неуплотненные двери, и воздухопроницаемые стыки.
Также вызывает вопросы такое мероприятие, как «утепление чердаков и кровель». Дело в том, что без создания, так называемого «теплого чердака», выполняющего функцию сборной вентиляционной камеры, в которой утилизируется тепло вытяжного воздуха, утепление внутреннего объема чердака не имеет смысла. То есть, при сохранении схемы вентиляции прежней, когда каждый вентиляционный стояк выходит наружу, а не в объем чердака (как в «теплом чердаке»), целесообразнее утеплять только чердачное перекрытие, оставив неэксплуатируемый чердак холодным.
Следовало бы уточнить, что реализацию мероприятия по «наружному утеплению стен» более рационально проводить по сухой технологии с установкой сборного навесного вентилируемого фасада. Такая конструкция кроме повышения теплозащиты наружных стен, имеет и много других положительных «побочных эффектов»:
- Снижение перегрева здания от прямых солнечных лучей;
- Предотвращение увлажнения наружных стен «косыми» дождями;
- Обеспечение эффективного осушения утеплителя за счет циркуляции воздуха в воздушной прослойке.
- Снижение инфильтрации наружного воздуха через стены за счет возникновения в воздушной прослойке эффекта декомпрессии – падения давления воздуха.
Несколько странным выглядит, например, рекомендация замены однотрубной системы отопления на двухтрубную, увязанная со сменой окон. Понятно, что вопросы повышения энергоэффективности зданий необходимо решать комплексно, но какой-либо прямой конструктивной, технологической или эксплуатационнойпричинно-следственной связи между указанными мероприятиями нет.
Безусловно, рассматриваемая тема является крайне актуальной и практически безграничной. И даже неполный перечень всех возможных путей сокращения теплопотерь зданий при их капитальном ремонте может послужить хорошей методической основой для непосредственных исполнителей. По содержанию комментируемой статьи можно сделать вывод, что авторами, в рамках описываемой НИР, проделана огромная работа, однако вызывает сожаление, что большая ее часть освещена слабо.
Попробуем компенсировать этот пробел.
Можно выделить следующие принципиальные слагаемые высокой тепловой эффективности зданий:
- Оптимальная теплоизоляция ограждающих конструкций;
- Отсутствие мостиков холода в них;
- Герметичность теплового контура здания;
- Энергосберегающие светопрозрачные конструкции;
- Система утилизации тепла вытяжного воздуха (рекуперация тепла);
- Автоматизация поставок энергоресурсов в здание (отопления, вентиляции, холодного и горячего водоснабжения, кондиционирования, электро-, газоснабжения).
Основные слагаемые высокой тепловой эффективности зданий
Указанные слагаемые тепловой эффективности и определяют основные мероприятия, которые необходимо реализовывать в рамках капитального ремонта зданий.
Авторы статьи точно отметили главную черту современного ускоренного развития энергосберегающих технологий в строительстве: «Нет предела совершенству». И действительно, мы только пытаемся расширить внедрение энергоэффективных технологий, конструкций, оборудования, а специалисты, политики и энтузиасты в ведущих странах мира уже реализуют следующую цепочку эволюционного развития в сфере энергосбережения – зеленое строительство, и идут еще дальше — к устойчивому строительству.
Энергоэффективность, экологичность и устойчивость – этапы развития строительной отрасли
Каждый последующий эволюционный этап развития строительной отрасли содержит в себе все положительные составляющие предыдущего этапа, еще более усиливая их.
Если суть первых двух ступеней: энергоэффективного (энергосберегающего) и зеленого строительства известна многим, то устойчивое строительство пока вызывает некоторые разночтения и, поэтому, хотелось бы остановиться на нем подробнее.
Термин «устойчивое строительство» (или по-другому: экоустойчивое строительство) является составляющим общего понятия «устойчивое развитие» (от англ. sustainabledevelopment), которое вошло в лексикон мировой науки и политики в конце XX века и объясняется, как развитие, которое, удовлетворяя потребности людей в настоящее временя, не умаляет ресурсы и возможности будущих поколений. Если «sustainabledevelopment» перевести несколько шире, то смысл этого термина станет еще понятнее: «развитие, поддерживающее жизнь» или «устойчивое, не истощающее развитие».Устойчивое строительство (экоустойчивое строительство) – это, как уже отмечалось, новый эволюционный этап развития зеленого строительства, с акцентом на учет всего жизненного цикла здания. Так, устойчивое строительство предполагает создание и стабильное обеспечение комфортной искусственной среды обитания человека при сохранении естественной окружающей среды на протяжении всей «жизни» здания: от проектирования до сноса.
Основные компоненты Устойчивого строительства
Сегодня, когда у нас не решены еще многие проблемы старого жилого фонда, может показаться преждевременной постановка задачи подъема российских норм до уровня зеленого и устойчивого строительства. Однако, экономической истиной является тот факт, что экономия на единовременных затратах и исключение перспективных сбережений из критериев оценки общих затрат всегда приводит к неэффективным решениям. Так, например, по данным американского фонда Capital E дополнительные расходы на возведения зеленого здания окупаются примерно за первых шесть лет его эксплуатации, принося в дальнейшем немалую прибыль. А для экоустойчивых зданий, плюс к указанному экономическому эффекту, следует добавить значительное улучшение физиологических и социальных аспектов проживания в таких зданиях.
Экономическая эффективность использования зеленых технологий в строительстве (по данным Capital E Analysis)
В итоге хотелось бы с удовлетворением отметить, что появление прикладных НИР, направленных на повышение энергоэффективности зданий и выполняемых по заказу исполнительного государственного органа, подтверждает, что российская строительная отрасль ориентирована в верном направлении и находится в тренде основных мировых концепций развития.
Игорь СВИДЕРСКИЙ, к.т.н.,
Этот материал опубликован в ноябрьском номере Отраслевого журнала «Строительство». Весь журнал вы можете прочитать или скачать здесь.
Источник