Статья ВАК: Разработка методики определения класса энергоэффективности и мероприятий по повышению энергоэффективности зданий

Введение

Энергосбережение и повышение энергетической эффективности, рациональное использование энергетических ресурсов в зданиях и сооружениях является одним из приоритетных направлений снижения энергоёмкости производства и важнейшим показателем, оказывающим влияние на экономическую эффективность работы предприятий.

Сбережение энергии обеспечит не только экономию затрат на энергоресурсы, но и даст возможность сжигать меньше топлива (угля, нефти, газа) для энергоснабжения, позволит уменьшить выделение при сжигании топлива вредных загрязняющих веществ в атмосферу и парниковых газов, снизить негативное влияние энергетических объектов на окружающую среду и климат [9].

Согласно информации из научно-технических источников и по результатам ранее выполненных работ, авторами статьи установлено, что инженерные системы зданий, служащие для поддержания требуемых условий для работы, создания комфортного микроклимата в административно-бытовых помещениях, потребляют около 40% всего количества энергии, используемой в промышленности. На их работу тратится большое количество тепловой и электрической энергии [8].

Энергоэффективность зданий (соотношение выраженного полезного эффекта от затраченного количества энергоресурсов) — это показатель того, насколько эффективно здание в ходе эксплуатации пользуется любыми видами энергии (электрической, тепловой и т. д.) [2].

Основная часть

Федеральный закон от 23 ноября 2009 года №261-ФЗ «Об энергосбережении и повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации» [1] определяет ряд мер по повышению энергетической эффективности зданий, строений и сооружений.

В соответствии с СП 50.13330.2012 классы энергосбережения зданий, включая промышленные здания вспомогательного назначения (сервисного обслуживания, технопарки, склады), установлены иерархическим образом (табл. 1) от самого низкого уровня (класс E) до самого высокого (класс A++), в зависимости от величины отклонения от нормативного уровня потребления энергоресурсов, соответствующего классу C (нормальный).

Оценка достигнутого уровня энергетической эффективности зданий в соответствии с положениями действующих нормативных документов производится путём сравнения фактических или расчётных параметров потребления энергоресурсов с нормативными параметрами и отнесения к соответствующему классу энергосбережения.

Для определения состояния теплозащитных свойств ограждающих конструкций, выявления конкретных источников (мест) возникновения тепловых потерь обоснована необходимость проведения детального тепловизионного обследования [3].

По результатам выполненных натурных и инструментальных (в том числе тепловизионных) обследований зданий для выявления сверхнормативных потерь энергоресурсов был определён класс их энергоэффективности, который для части зданий составил C+ (нормальный), а для другой части зданий — D (пониженный класс энергоэффективности).

В качестве основного подхода к решению поставленной задачи повышения существующего класса энергоэффективности от нормативного до A++ был использован научный анализ современных достижений в области повышения энергетической эффективности зданий, применительно к объектам исследования.

Оценка фактического уровня расхода энергоресурсов произведена путём корректировки расчётных значений удельного расхода, учитывающей снижение теплозащитных свойств ограждающих конструкций объектов управления складской дистрибуции (УСД) в процессе эксплуатации. Такая корректировка проведена на основании анализа результатов натурного и тепловизионного обследования фактического состояния объектов.

Снижение теплозащитных свойств ограждающих конструкций зданий определено на основании фактических данных о распределении температур на их внешних и внутренних поверхностях. Для количественной оценки снижения теплозащитных свойств использован комплексный показатель — сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций [4].

Снижение фактического удельного годового расхода энергоресурсов и, соответственно, повышение класса энергетической эффективности зданий и сооружений Управления складской дистрибуции Березниковского калийного производственного рудоуправления компании ПАО «Уралкалий» — УСД БКПРУ-3,4 — до класса A++ достигнуто за счёт последовательной реализации целого комплекса мероприятий.

Центральный офис ПАО «Уралкалий» в городе Березники Пермского края

Разработка перспективных энергосберегающих проектов, направленных на снижение потребления энергоресурсов промышленными зданиями вспомогательного назначения [складами, административно-бытовыми комбинатами (АБК) и т. п.] проводилась в направлениях:

1. Усовершенствование тепловой изоляции ограждающих конструкций объектов управления складской дистрибуции за счёт современных технологий применения теплоизоляционных материалов с низкой теплопроводностью.

2. Оборудование объектов УСД приборами учёта энергетических ресурсов (тепловая энергия, электроэнергия), на базе которых создаётся автоматизированная система технического учёта и контроля (мониторинга) потребления энергоресурсов.

3. Оснащение систем отопления объектов УСД устройствами автоматического регулирования подачи теплоносителя в зависимости от температуры наружного воздуха, то есть создание индивидуальных тепловых пунктов (ИТП).

Следует особо отметить, что повышение энергоэффективности зданий за счёт комплексного применения теплоизоляционных решений для наружных ограждающих конструкций (в первую очередь фасадов и кровель) является основным направлением энергосбережения при эксплуатации зданий и сооружений [8].

Предложенные решения позволили снизить тепловые потери, которые, по оценкам специалистов, в холодное время года достигают 35% от общего объёма энергии, используемого для обогрева здания. При этом, если взять это количество за 100%, то стены способствуют потерям 40% тепла, и ещё по 20% можно поровну разделить на дверные и оконные проёмы, кровлю и вентиляционную систему.

Качественная теплоизоляция, способная обеспечить требуемый режим хранения либо работы предприятия при минимальных расходах на отопление, является жизненной необходимостью.

Необходимый требуемый уровень теплозащиты наружных ограждающих конструкций определяется требованиями СП 50.13330.2012 и зависит как от типа здания, так и климатических условий его эксплуатации. При проектировании здания в теплотехнических расчётах следует обязательно учитывать, что опорные элементы каркаса являются своеобразными мостиками холода [2].

Для того чтобы свести к минимуму потери тепла в зданиях, необходимо принять следующие меры по повышению энергоэффективности, а именно: создание неразрывного контура теплоизоляции; выбор долговечной теплоизоляционной системы; использование специализированных входных дверей с теплоизоляционным профилем.

Для объектов управления складской дистрибуции, составляющих основную долю в общем объёме потребляемой тепловой энергии от котельно-турбинного цеха, в качестве энергоэффективной системы отопления предложена комбинированная система. Предлагаемые объекты для внедрения системы — здания центральных складов и АБК УСД БКПРУ-3,4, доля потребления теплоты которых в общем объёме более 90%.

Комбинированная система состоит из базовой существующей системы водяного отопления и дополнительной системы воздушного отопления. Энергетическая эффективность комбинированной системы достигается за счёт организации периодического режима работы базовой системы отопления — снижения расхода тепловой энергии в нерабочее время, в выходные и праздничные дни.

Работу системы водяного отопления в периодическом режиме обеспечивают устройства тепловой автоматики, входящие в состав автоматизированных ИТП, размещаемых в тепловых пунктах (узлах) центральных складов и АБК УСД БКРУ-3,4. Дополнительная система воздушного отопления, совмещённая с приточной вентиляцией, обеспечивает в режиме полной рециркуляции форсированный нагрев воздуха в помещениях после длительного поддержания пониженной температуры в дежурном режиме.

Создание предлагаемой энергоэффективной системы отопления позволит снизить в пределах 20% расходы тепловой энергии на отопление и вентиляцию.

Оценка энергетической и экономической эффективности существующей системы освещения, то есть годовой экономии электрической энергии в натуральном и денежном выражении, произведена путём сравнения потребляемой мощности светодиодных, люминесцентных светильников и ламп накаливания с одинаковой светоотдачей (световым потоком) и анализа полученных данных.

Оценка эффективности и технико-экономическое обоснование предлагаемых энергосберегающих технологий и мероприятий произведены путём сравнения экономической выгоды с затратами на их реализацию.

Заключение

Перечень разработанных мероприятий для реализации по результатам натурного и тепловизионного обследования ограждающих конструкций зданий и сооружений произведён отдельно по каждому объекту обследования. Реализация мероприятий позволит снизить фактический удельный годовой расход энергоресурсов до значений, соответствующих классу энергосбережения С+, а именно: 0,029–0,026 Гкал/( м³·год) — для объектов с внутренней температурой воздуха +16°C, 0,034–0,031 Гкал/( м³·год) — для объектов с внутренней температурой воздуха +20°C.

Внедрение предложенных технологий и мероприятий в полном объёме позволит повысить энергоэффективность зданий и сооружений УСД до уровня класса энергосбережения A++ с существующих классов C+ и D. Основной показатель эффективности предложенных технологий и мероприятий — средний срок окупаемости — находится в пределах трёх-пяти лет, что подтверждает целесообразность их реализации.