Экологические особенности реализации проекта энергоаудита зданий

Средние температуры месяцев холодного периода года для столиц основных развитых стран мира приведены на рис. 1, а также средние температуры месяцев холодного периода года ряда городов России — на рис. 2. Достичь повышения эффективности использования тепловой энергии можно за счет сокращения стоимости энергии, снижения бюрократического давления, повсеместного внедрения высоких технологий, наведения порядка в ЖКХ, поиска и перехода на альтернативные источники энергии, борьбы с монополизмом и др.

Но без вмешательства государства решение указанных вопросов будет носить длительный и непредсказуемый характер. Стоимость на энергоносители будет постоянно расти, что приведет к необходимости сокращения энергопотребления через энергосбережение. Постоянно будет стоять вопрос о выгодности и сроках окупаемости тех или иных энергосберегающих мероприятий, которые зависят от экономической ситуации.

Уменьшение потребления тепла домами в холодный период года приведет к сокращению оплаты потребителем затрат согласно счетчику, что выгодно и конкретному человеку, и государству. Проведены расчеты толщины утеплителя в наружной стене на основе величины требуемого значения сопротивления теплопередаче согласно нормам [2], при которых теплопотери через стену равны для климатических условий некоторых городов мира.

Результаты расчетов показывают (рис. 3), что в Москве необходимо применить значительно более толстый слой тепловой изоляции, чем в остальных столицах. (Толщины приведены без округления до толщины утеплителя, выпускаемого заводом изготовителем, для утеплителя с коэффициентом теплопроводности 0,05 Вт/(м²·°С).

В развитых западных странах, где зимы гораздо теплее наших, толщина стены здания в основном определяется прочностными показателями, а в России теплотехническими. Чтобы уравнять российские теплопотери с французскими, на примере Москвы и Парижа, толщина стены из кирпича без применения эффективного утеплителя при расчетах по нормам [2] должна стать соответственно 2,4 м и 0,5 м— рис. 4.

Если же выравнивать теплопотери с учетом потерь тепла через окна, то толщина тепловойизоляции или кирпичной стены без эффективного утеплителя возрастет еще более значительно. Принятый в 2003 г. закон «О техническом регулировании» трансформирует все СНиПы, ГОСТы и другие нормы, не связанные с безопасностью человека, в рекомендательные.

В задаче по тепловой защите зданий основным элементом безопасности является санитарно-гигиеническое состояние помещений, в частности, температура внутреннего воздуха, температура поверхностей наружных и внутренних ограждающих конструкций, которые являются элементами безопасности человека [7], и значения которых должны войти в разрабатываемые в настоящее время технические регламенты.

Температуру внутреннего воздуха и результирующую температуру внутренних поверхностей ограждающих конструкций помещения можно обеспечить и при существующем, и при прежнем подходе к теплозащите зданий. Как показали многочисленные исследования последнего времени, значительное увеличение сопротивления теплопередаче наружных ограждающих конструкций согласно норм [2] (стена, пол, потолок) в краткосрочной и длительной перспективах может быть экономически убыточно и для владельцев здания,и для государства.

Энергосбережение из очень полезного мероприятия превратилось в бизнес, когда внедряются неэффективные и не окупаемые энергосберегающие мероприятия. Редко где можно увидеть экономические расчеты их окупаемости. Заложив в стену 20–50 см эффективного утеплителя, мы утепляем стену по отношению к нормам до 1995 г. в три и более раз, а основные потери тепла всегда были не через стену, а через окна и на нагрев инфильтрующегося воздуха, необходимого для дыхания человека в количестве, определяемом санитарно-гигиеническими нормами.

Известно, что многие эффективные утеплители недолговечны, и через десяток-другой лет они разрушатся в стене, после чего их надо заменять, иначе квартиры и помещения станут непригодными для пребывания человека. За 100 лет эксплуатации здания необходимо 5–10 раз заменять утеплитель в стене, что сводит «на нет» всю экономию тепла от такого энергосбережения.

Применение многослойных конструкций с эффективными утеплителями приводит к снижению капитальности строительства, здания становятся более затратными по ремонту, что экономически невыгодно ни хозяину, ни государству. Известно, что здания и помещения с наружными стенами в три кирпича и более всегда были достаточно комфортными для проживания, а кирпич является проверенным временем и экологически чистым материалом.

Здания, построенные из кирпича, являются долговечными и прочными сооружениями, межремонтный срок службы фасадов таких зданий очень длительный и может достигать 70 лет. Энергоаудит — это комплекс мероприятий по обоснованию необходимости внедрения, внедрению и последующему контролю за работоспособностью энергосберегающих технологий в здании в течение длительного периода.

Энергосбережение является составной частью энергоаудита. Энергоаудит предполагает проведение экономических расчетов выгодности энергосберегающих мероприятий. Целью проведения энергоаудита в здании является выявление возможностей для внедрения мероприятий по энергосбережению. Энергоаудит проводят по отношению к существующим объектам.

В наше время энергоаудит является новым явлением в области экономии энергии. Специалистов по полному спектру энергопотребления в нашей стране не готовят. Для проведения энергоаудита необходимо владеть методами, позволяющими рассчитать точное энергопотребление зданий и сооружений и проанализировать ситуацию с позиции внедрения энергосберегающих мероприятий.

Обследование здания начинается с определения теплотехнических показателей строительных материалов, конструкций стен, полов, потолков, окон, дверей и пр.; обследуются инженерные системы здания, такие как системы отопления, вентиляции, горячего водоснабжения, освещения и пр.; определяется квалификация обслуживающего и эксплуатирующего инженерные системы персонала; определяются возможные мероприятия по энергосбережению; важно, чтобы имела место прибыльность при внедрении мероприятий по энергосбережению; большое значение имеет обеспечение расчетного уровня энергосбережения после внедрения энергосберегающих мероприятий в течение длительного времени; в дальнейшем необходима проверка эксплуатации и обслуживания энергосберегающего оборудования. Каждое здание уникально, поэтому каждый проект по энергоаудиту разрабатывается индивидуально.

Возможно, для одних зданий потребуются незначительные энергосберегающие мероприятия, а для других крупномасштабная реконструкция, для третьих что-то промежуточное. Проект по энергоаудиту состоит из следующих основных этапов:

1. Сбор информации об энергопотребляющих системах и изучение строительных, конструктивных решений объекта.Получение информации о целесообразности проведения энергоаудита, о возможностях энергосбережения. Если анализ собранной информации показывает, что энергоаудит целесообразен, то необходимо приступить к детальным расчетам по энергоаудиту.
2. Разработка проекта по энергосбережению.
3. Внедрение проекта по энергосбережению с обеспечением и последующим контролем за эксплуатацией энергосберегающего оборудования.
4. Контроль за соответствием планируемых показателей по энергосбережению фактическим.

В результате расчетов должны появиться следующие основные сведения:

• экономия энергии за год, исчисляемая в кВт/(м²·год);
• экономия в рублях за год, руб/год;
• общая стоимость энергосберегающих мероприятий, руб.;
• в рыночных условиях важно знать срок окупаемости и прибыльность мероприятий по энергосбережению.

Возможны следующие обобщенные группы мероприятий по энергосбережению для существующего, реконструируемого и проектируемого зданий:

1. Архитектурно-планировочные и конструктивные;
2. По системе отопления;
3. По системе вентиляции и кондиционирования воздуха;
4. По использованию вторичных и возобновляемых источников энергии для теплоснабжения и вентиляции зданий.

Для всех перечисленных систем внимание уделяется оборудованию. Для примера приведем расчет вариантов внедрения энергосберегающих мероприятий после проведенного энергоаудита здания при реконструкции фасадов здания. Варианты реконструкции фасадов здания с площадью наружных стен 1500 м²:

Вариант №1: Укрепление, новая штукатурка, окраска и т.д., включая тепловую изоляцию.Затраты 120 у.е./ м², или 180 тыс. у.е.

Вариант №2: Установка новых наружных плит, включая тепловую изоляцию. Наружные стены изолируются 100 мм изоляцией, снижая коэффициент теплопередачи с 0,8 Вт/( м²·°С) до 0,3 Вт/( м²·°С). Затраты 90 у.е./ м², или 135 тыс. у.е.

Вариант №3: Условия варианта №2, но без установки новых наружных плит. Затраты 15 тыс. у.е.

Вариант №4: Условия варианта №1, но без сложного и детального ремонта фасада. Затраты 45 тыс. у.е. Результаты расчетов занесены в табл.1.

Отсюда можно сделать вывод, что дополнительная изоляция наружных стен вместе с детальным ремонтом фасадов здания неприбыльна, если учитывается только вопрос энергосбережения. Но если фасады необходимо обновить в любом случае, то выгодно вложить дополнительные средства в теплоизоляцию фасадов здания, и тогда прибыльность увеличится в зависимости от выбранного метода теплоизоляции.

Внедрение энергосберегающих мероприятий не должно привести к ухудшению параметров внутреннего микроклимата в помещениях здания. Экологический аспект энергосбережения и реализации проекта по осуществлению энергосберегающих мероприятий после проведенного энергоаудита можно привести на следующем примере. Энергоаудит и реализация проекта стоимостью 200 тыс. у.е. приведет к сокращению потребляемой тепловой энергии от котельной на 50%, что приведет к экономии мазута на 140 тыс. кг/год.

Загрязнение окружающей среды от производства тепловой энергии при сжигании мазута происходит от образования ряда вредных примесей и газов, поступающих в воздух приземного слоя атмосферы, в частности, углекислого газа и диоксида серы в количестве грамм на килограмм сжигаемого топлива:CO₂ — 3160 г/кг, SO₂ — 20 г/кг. Расчеты сокращения выбросов вредных веществ, в частности, углекислого газа и диоксида серы,показали,что их поступление в приземный слой атмосферы сократится следующим образом: CO₂ на 442,4 тыс. кг/год, SO₂ — на 2800 кг/год.

При экономическом сроке службы проекта 20 лет и банковской процентной ставке 8% ежегодная рента за использование средств для проведения энергоаудита и реализацию энергосберегающих мероприятий равна 0,1019, годовые капитальные затраты составляют: 200 000 у.е.x0,1019 = 20 380 у.е./год, экономия тепловой энергии за год равна 22 100 у.е./год, чистая экономия за год составит 22 100 – 20 380 = 1 720 у.е./год, эффективность снижения выбросов для CO₂ тогда составит 1 720/442 400 = = 0,0039 у.е./(кг ·год), а эффективность снижения выбросов для SO₂получится 1 720/2 800 = 0,61 у.е./(кг ·год).

Снижение выбросов углекислого газа в атмосферу уменьшает загрязнение приземного слоя атмосферы одним из главных газов, из-за которых происходит парниковый эффект на Земле, вызывающий потепление климата и вместе с этим экологические проблемы. Снижение выбросов диоксида серы приводит к сокращению количества кислотных дождей, оказывающих прямое воздействие на органическую природу, разрушающих почву, губительно воздействующих на лесную растительность, на урожайность в сельском хозяйстве, здоровье людей,разрушающих здания, сооружения, памятники культуры.

За последние 10–15 лет практически все СНиПы переизданы таким образом, чтобы заставить заказчиков и проектировщиков применять при строительстве зданий и сооружений энергосберегающие оборудование и материалы, которые в нашей стране не производятся или производятся в недостаточном объеме, внедрение которых неизвестно когда принесет прибыль, что приводит к росту капитальных и эксплуатационных затрат.

Закон «О техническом регулировании» позволяет заказчику и проектировщику применять те нормы и стандарты проектирования и строительства зданий и сооружений, которые позволяют снизить капитальные и эксплуатационные затраты при строительстве и эксплуатации объекта, создать благоприятную среду обитания человека с заданными экономическими и экологическими параметрами.

Привычка, сформировавшаяся у проектировщиков за многие десятилетия применять новые СНиПы и отказываться от старых нормативов, теперь должна быть заменена на свободу выбора между старыми, новыми и альтернативными методами, нормами, правилами, стандартами проектирования зданий и сооружений.