Сравнительная экономическая эффективность энергосберегающих мероприятий

В связи с этим существенно расширяются возможности по разработке, принятию и использованию норм, обеспечивающих оптимальное нормирование энергосберегающих мероприятий при проектировании инженерных систем зданий, особенно если учесть, что в соответствии с упомянутым законом добровольные нормы могут быть признаны обязательными по договору между заказчиком и подрядчиком. В связи с этим в рамках РНТО строителей коллективом авторов под руководством Г.С. Иванова был разработан проект общественного стандарта по проектированию энергоэффективных зданий, включающий в себя методику оценки их энергопотребления, основы которой были опубликованы в работе [1].

Главная идея этого проекта заключается в комплексном подходе к энергосбережению и выявлении сравнительной эффективности различных энергосберегающих мероприятий для определения их оптимального сочетания, способствующего развитию отечественной промышленности и строительства. В предлагаемой статье рассматривается дальнейшее развитие описанной методики на примере общественных зданий, позволяющее сопоставлять экономический эффект от применения тех или иных энергосберегающих решений и тем самым дополнительно обосновать целесообразность их применения и очередность реализации.

Кроме того, работа преследует цель накопления статистического материала среди объектов различной конструкции и назначения для получения ориентировочных данных по энергосберегающему потенциалу различных решений, пригодных для использования в рекомендациях упомянутого общественного стандарта. Расчеты выполнены для здания средней школы в г. Москве по типовому проекту 221-1-25-387 [2] (далее — Здание 1), здания Государственного центра современного искусства (Здание 2), здания Фундаментальной библиотеки Московского государственного университета (Здание 3), административного здания по адресу ул. Писцовая, д. 1а (Здание 4) и здания оздоровительного центра санаторного типа, расположенного в пос. Звягино Пушкинского района Московской области (Здание 5). В качестве энергосберегающих рассматривались следующие мероприятия:

• утепление несветопрозрачных наружных ограждений;
• замена двойного остекления на тройное;
• утилизация теплоты вытяжного воздуха с промежуточным теплоносителем;
• установка автоматических терморегуляторов у отопительных приборов, дающая возможность учесть бытовые тепловыделения и теплопоступления от солнечной радиации через окна.

Сопротивления теплопередаче для несветопрозрачных ограждений были определены перед утеплением (вариант 1) по требованиям [3] до внесения Изм. №3 и №4, а после утепления (вариант 2) — в соответствии с методикой [4]. При этом считалось, что отношение n = r₁/r₂ коэффициентов теплотехнической однородности ограждающих конструкций до и после утепления равно 1, стоимость дополнительных единовременных затрат сверх стоимости материала утеплителя С_р = 90 руб/м², стоимость утеплителя (плиты минераловатные П-125) в деле С_ут = 850 руб/м3 [5], а его теплопроводность l_ут = 0,042 Вт/(м•К) [6]. Для заполнений светопроемов значения сопротивлений теплопередаче назначались из условия замены двойного остекления на тройное [3].

Общая стоимость утепления ограждений рассчитывалась через объем дополнительной теплоизоляции, вычисляемый через приращение сопротивлений теплопередаче и величину l_ут с учетом коэффициента теплотехнической однородности, в среднем принятого равным 0,85, а также через площадь изолируемых поверхностей и параметры С_ут и С_р. Расходы на замену окон определялись исходя из их площади и разницы цен на двойное и тройное остекление, которая была принята как для наиболее дешевых образцов, используемых в типовом строительстве, по данным [6] в размере 260 руб/м² (= 1840 – 1580).

Коэффициент температурной эффективности теплоутилизационного оборудования во всех случаях принимался равным 0,5, т.е. близким к максимальному для данного способа. Дополнительные капитальные затраты на утилизацию теплоты вычислялись, исходя из стоимости приточных вентиляционных установок при заданном расчетном воздухообмене по данным [7]. Ориентировочная доля стоимости теплоутилизационного оборудования была принята в размере примерно 1/3 от затрат на соответствующую вентустановку, а расходы на монтаж и наладку — в размере 50% от стоимости дополнительного оборудования.

Стоимость автоматических терморегуляторов (термоклапанов) и сопутствующих принадлежностей, необходимых для учета внутренних тепловыделений за счет соответствующего снижения теплоотдачи отопительных приборов, определялась по данным [8] через расчетную мощность системы отопления в здании из условия средней тепловой нагрузки одного прибора, равной примерно 1000 Вт. Мощность системы отопления при этом вычислялась с использованием площади и сопротивлений теплопередаче наружных ограждений по варианту 2, а также значений температуры внутреннего и наружного воздуха, принятых по данным [9] и [10]. Расходы на монтаж и наладку были приняты в размере 30% от стоимости терморегуляторов.

Мероприятия по снижению энергопотребления (СЭ) на горячее водоснабжение, в т.ч. за счет установки смесителей с левым расположением крана горячей воды, применения кранов с регулируемым напором и использования теплонасосных установок, в данной работе не рассматривались. Это связано главным образом со сложностью оценки дополнительных капитальных затрат из-за отсутствия достаточной статистики по опыту применения данных решений, которые существуют пока в виде экспериментальных образцов [11]. Результаты расчетов приведены в табл. 1. В последней колонке указаны средние значения СЭ в процентах и средние удель-ные капитальные затраты на 1 м2 отапливаемой площади (ОП) и на каждый процент СЭ за счет того или иного мероприятия.

Таким образом, во всех случаях наименьшие удельные капиталовложения (в среднем 1,97 руб/м² на каждый процент СЭ) нужны при устройстве теплоутилизации с промежуточным теплоносителем, несколько больших затрат (около 3 руб/м²•%) требует установка термоклапанов. Еще дороже (от 5 до 10 руб/м²•%) обойдется замена остекления, и, наконец, наиболее дорогостоящим (до 11 руб/м²•%) оказывается дополнительное утепление несветопрозрачных ограждений.

Это лишний раз говорит о необоснованности явно завышенных требований к теплозащите таких ограждений, приведенных в табл. 1Б [3], и необходимости комплексного подхода к энергосбережению. Следует также заметить, что указанное соотношение между удельными затратами соблюдается практически для каждого из рассмотренных зданий, что свидетельствует о заведомо неслучайном характере приведенных результатов.

Кроме того, численные значения полученных показателей от объекта к объекту меняются не очень значительно, поэтому на их средние величины можно опираться при принятии решений по энергосбережению, особенно на этапе технико-экономического обоснования. В скрытом виде, поскольку эффект от мероприятий рассматривается при одном и том же СЭ, а значит, одинаковом уменьшении эксплуатационных затрат, приведенные уровни удельных затрат содержат сведения о сроке окупаемости энергосберегающих решений и позволяют определить приоритетные направления энергосбережения. Наконец, рассмотренная методика имеет достаточно простой инженерный вид и вполне пригодна для использования в практике проектирования.