ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИЙ ДОМ С. В. Боровская Е. С. Карпова

УДК 625.7/. 8:001. 895
ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИЙ ДОМ
С. В. Боровская1, Е. С. Карпова2, Е. В. Суркова3
Национальный исследовательский Иркутский государственный технический университет,
664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.
Проведён анализ энергетической эффективности системы теплоснабжения в эксплуатируемых зданиях жилищной и социальной сферы. Обоснована необходимость технологической модернизации
системы. Определены энергосберегающие мероприятия с использованием передовых инновационных программ.
Ил. 2. Библиогр. 4 назв.
Ключевые слова: энергетическая эффективность, энергосбережение, термическое сопротивление, инновационные мероприятия, фонд содействия реформирования ЖКХ.
LOW-ENERGY HOUSE
S. Borovskaya, E. Karpova, E. Surkova
National Research Irkutsk State Technical University,
83, Lermontov St., Irkutsk, 664074.
The article is devoted to the analysis of energy efficiency of heating systems in buildings operated by housing and social services. The authors have demonstrated the need for technological modernization of the system and set energy-saving measures accompanied by advanced innovative programs.
2 figures. 4 sources.
Keywords: energy efficiency, energy saving, heat resistance, innovation activity, assistance fund of housing
and communal services reform
В указе президента РФ от 4 июля 2008 г. № 889 «О некоторых мерах по повышению энергетической и экологической эффективности российской экономики» сказано о необходимости повышения
энергетической эффективности таких отраслей экономики, как строительство и коммунальное хозяйство. Для этого необходимо снизить к 2020 году энергоёмкость ВВП России не менее чем на 40 % по
сравнению с 2007 годом. В России на обогрев
1 м2 тратится в 5 раз больше топлива, чем например в Швеции.
В настоящее время в нашей стране только 10 % зданий соответствует современным требованиям к теплоизоляции. Сбережение энергоресурсов равносильно их производству и сберегаемая
энергия на порядок дешевле добываемой.
По оценкам научно-исследовательского института строительной физики Российской академии
архитектуры и строительных наук здания потребляют до 45 % от общего количества используемой
теплоты. В настоящее время в этой области произошли существенные изменения. Вступил в силу
Федеральный закон от 23 ноября 2009 г. № 261-ФЗ «Об энергосбережении и повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты РФ» (ст. 37).
В данном законе указаны следующие требования:
 наличие в обязательном порядке энергетического паспорта для всех возводимых и реконструируемых зданий;
 наличие в проекте раздела, посвященного энергосбережению, с указанием класса энергетической эффективности объекта, причём энергетическая эффективность должна подтверждаться измерениями после ввода здания в эксплуатацию;
 контроль показателей энергоэффективности зданий за каждые 5 лет его эксплуатации;
 информирование потребителя о классе энергоэффективности здания.
Боровская Светлана Васильевна, доцент кафедры экспертизы и управления недвижимостью, тел. (3952) 40-5412, e-mail: [email protected]
Borovskaya Svetlana, Associate Professor of Assessment and Property Management Department, tel.: (3952) 40-54-12,
e-mail: [email protected]
2 Карпова Екатерина Сергеевна, старший преподаватель кафедры экспертизы и управления недвижимостью,
тел. (3952) 40-56-11,e-mail: [email protected]
Karpova Ekaterina, Senior Teacher of Assessment and Property Management Department, tel.:(3952) 40-56-11, e-mail:
[email protected]
3 Суркова Елена Владимировна, студентка кафедры экспертизы и управления недвижимостью, (ЭУН-07).
Surkova Elena, a student of Assessment and Property Management Department.
1
1
Класс энергоэффективности здания представляет собой характеристику организаций, зданий,
продукции или процесса, которая показывает их энергоэффективность. Класс по энергетической эффективности зданий ставится центром по энергетической эффективности, на основании проведённых
энергетических обследований. Установлен срок до 31 декабря 2012 года до которого организации,
которые утверждены законом об энергетической эффективности и энергосбережению обязаны провести энергетическое обследование зданий с определением класса энергоэффективности.
В целом указанные направления повлияли на обновления СНиПов, были утверждены поправки к десяти документам в конце 2010 года. В настоящее время разрабатываются изменения и дополнения к СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита здания».
Данный норматив позволит приблизить технологические требования к конструкциям зданий с
установленными международными нормами. В конце 2010 года была принята Государственная программа энергосбережения и повышения энергетической эффективности до 2020 года, общий объём
финансирования которой составит 9,5 трлн руб.
В 2011 году строятся пилотные энергоэффективные дома под эгидой Фонда содействию ЖКХ.
В РФ в данном направлении произошел серьезный прорыв за 2008-2011 годы. Управление потреблением энергоресурсов возможно только при проведении высокоточного учёта и установки «интеллектуальных» приборов учёта бытовых энергопотребляющих элементов. У нового поколения домов, уровень энергопотребления может быть снижен до 15–30 квт.ч./м2 в год в зависимости от региона страны.
Для снижения энергопотребления здания необходимо повысить термическое сопротивление
ограждающих конструкций зданий. Требуемый уровень теплозащиты зданий достигается применением многослойных строительных конструкций с использованием эффективных утеплителей (стекловолокно, каменная вата, пенополистирол и др.).
Требования к используемым теплоизолирующим материалам постоянно повышаются, ужесточаются нормативы теплопроницаемости и смежных параметров отдельных строительных конструкций и сооружений в целом.
Теплоизоляция зданий и сооружений преследует несколько практических, целей:
повышение уровня комфортности;
повышение тепло- и звукоизоляции;
экономия топливных ресурсов;
сокращение эксплуатационных расходов.
Однако в концепцию энергоэффективного дома входит не только изоляция конструкций при
помощи теплоизолирующих материалов, но и специфические инженерные решения системы вентиляции и теплоснабжения.
Для развития концепции энергосберегающего дома, необходимо опираться на богатый опыт
эксплуатации различных зданий. Очевидно, что энергоэффективность здания определяется совокупностью многих факторов. Исследования показывают, что при эксплуатации традиционного многоэтажного жилого дома через стены теряется 40 % тепла, через окна – 18 %, подвал – 10 %, крышу –
18 %, вентиляцию – 14 %. Поэтому свести теплопотери к минимуму возможно только при комплексном подходе к энергосбережению.
Из приведённых данных следует, что недостаточное термическое сопротивление ограждающих конструкций наиболее существенно снижает энергоэффективность зданий. Однако утеплением
лишь ограждающих конструкций нельзя добиться значительного уменьшения теплопотерь, поскольку
существенная их доля приходится на так называемые «мостики холода», то есть участки интенсивного теплообмена с окружающей средой. Такие участки чаще всего образуются в местах контакта плит
перекрытий с несущими стенами, в местах примыкания к наружным стенам внутренних стен и перегородок, а также при проседании, некачественного теплоизоляционного материала в трёхслойных
ограждающих конструкциях с утеплением в качестве среднего слоя.
Поэтому современные системы утепления предусматривают создание комплексной защитной
термооболочки вокруг конструкции здания. Такая оболочка включает в себя утепление контактирующих с грунтом конструкции фундамента в сочетании с утеплением скатных или плоских крыш, а также
устройство вентилируемых фасадов, передвигающих зону положительных температур, в несущие
конструкции. Этот комплекс мер исключает появление «мостиков холода», повышает тепловое сопротивление ограждения и предотвращает выпадение конденсата, пагубно влияющего на теплоизолирующие и другие эксплуатационные характеристики конструкций.
Ещё одной немаловажной проблемой являются теплопотери через окна. Наиболее простой
подход к решению этой проблемы – уменьшение площади окон – далеко не всегда приемлем, поскольку ухудшает комфортность и микроклимат помещений. Эта дилемма наилучшим образом разрешается использованием современных трехслойных стеклопакетов с низкой теплопроводностью.
2
Помимо вышеперечисленных аспектов пассивного энергосбережения, также стоит упомянуть
о новейших решениях с привлечением высоких технологий. Имеются в виду интеллектуальные системы отопления, позволяющие оптимизировать поступление и распределение тепла в здании – то
есть обеспечить необходимое и достаточное его количество, когда и там, где это необходимо. Однако
такой подход требует внесения значительных и порой радикальных изменений в распространенную, в
частности, в России схему нейтрализованного отопления.
Строительство энергоэффективных зданий широко осуществляется сейчас во всём мире.
Особенных успехов в этом отношении добились страны Западной Европы и Скандинавии. Суммарный эффект экономии тепла во вновь возводимых жилых и коммерческих зданиях здесь составляет
50–70 %. Столь существенная экономия позволяет быстро окупить затраты от применения энергосберегающих технологий.
В частности, в Дании уже сейчас возводятся здания, при эксплуатации которых расходуется
16 кВт/м2, что на 70 % ниже текущих энергетических затрат. Отличным примером комплексного подхода к энергоэффективному строительству стало здание исследовательского центра ROCKWOOL.
Этот проект получил приз «Офис 2000 года» и был признан одним из самых энергоэффективных зданий в мире. Применение новых инженерных решений позволило полностью исключить возможность
возникновения «мостиков холода». Трехслойные окна особой конструкции с низкой теплопроводностью создают впечатление изобилия дневного света и пространства, а естественная вентиляция,
оптимизируемая с помощью компьютерной системы, позволяет ещё значительнее уменьшить потери
тепла.
Концепция энергосберегающего дома хоть и с заметным запозданием, но находит признание
и в России. До недавнего времени дешевизна энергоносителей в нашей стране не позволяла ощутить
максимальный экономический эффект от использования современных теплосберегающих материалов и соответствующих инженерных решений. Наблюдался такой парадокс: стоимость строительства
в России ниже уровня мировых цен всего на 20–30 %, а стоимость энергоресурсов отличилась в 6–7
раз. Но поскольку Россия взяла курс на построение эффективной экономики и вхождение в мировое
сообщество, баланс цен на энергоносители начал восстанавливаться стремительными темпами.
Только за два последних года цены на электроэнергию выросли на 45,8 %, а на газ – на 63,5 %.
В связи с этим вопрос строительства энергоэффективных зданий в России становится одним
из ключевых, а проблема рационального использования энергоресурсов приобретает все большее
значение. Особенно остро эта проблема встает в коммунальном хозяйстве, которое потребляет до 20
% электрической и 45 % тепловой энергии, производимой в стране. На единицу жилой площади в
России расходуется в 2-3 раза больше энергии, чем в странах Европы (в Германии в настоящее время расход теплоэнергии не отопление составляет 80 кВт∙ ч/м2 , а в Швейцарии – 55 кВт∙ч/м2) и не
столько из-за более сурового климата, сколько благодаря существенно меньшей жесткости строительных стандартов и нормативов.
Многие российские компании (как строящие, так и эксплуатирующие здания) уже пришли к пониманию проблемы теплопотерь и осознанию необходимости применения новейших энергосберегающих решений с привлечением современных теплозащитных материалов, многослойных стеновых
конструкций, энергосберегающей сантехники и инженерного оборудования.
Постоянно растёт список зданий ООО «ВостСибСстрой», при строительстве которых применены высокие энергосберегающие технологии. В частности в таких – жилых комплексах как «Сантоки», «Чайка», «Заречный», «Желдорипотека» и др.
Одним из элементов, существенно повлиявшим на общую энергоэффективность здания, стал
современный минераловатный утеплитель марок Rockwool, URSA, созданный на основе базальтовых горных пород. Комплексное его применение позволяет говорить о будущем снижении затрат на
отопление вдвое.
Так же следует отметить применение сверхтонкой жидкой керамической теплоизоляции «Корунд», которая применялась на ЖК «Сантоки». Целесообразностью применения явилось утепление в
местах, по конструктивным соображениям которых было невозможно использовать обычные минераловатные плиты. И, несмотря на толщину в несколько миллиметров, «Корунд» обладает прекрасными характеристиками, в том числе теплофизическими.
Энергетическая оценка системы теплоснабжения измеряется долей потребленного тепла, замеренного на счетчике у потребителя, с учётом всех потерь от источника до потребителя. На обеспечение теплом жилых и общественных помещений используются:
 доминирующая централизованная система с котельными, в том числе с модульными котельными от 3 МВт и выше: 0,5-0,7;
 автономные системы со встроенными, пристроенными и крышными источниками тепла: 0,80,85;
3
 поквартирные системы теплоснабжения на базе индивидуальных газовых теплогенераторов:
0,9-0,94.
На рис. 1 и 2 показана структура потерь тепла при производстве, транспортировке
и потреблении.
1.1 Для доминирующей централизованной системы до технологической
модернизации
Полезно используемое тепло
57%
Потери при транспортировке
15%
Потери при потреблении
Потери на источнике
8%
10%
10%
Потери на регулирование
Рис. 1
1.1 Для доминирующей централизованной системы до технологической
модернизации
Полезно используемое тепло
75%
Потери при транспортировке
Потери при потреблении
Потери на источнике
4%
8%
5%
8%
Потери на регулирование
Рис. 2
Низкое значение коэффициента энергетической эффективности, доминирующей на сегодня
централизованной системы теплоснабжения от отдельно стоящих котельных, в том числе с модульными котельными, объясняется значительными потерями:
низким КПД оборудования на источнике;
большими потерями в тепловых сетях (утечки, нарушение теплоизоляции, отсутствие гидравлической увязки потребителей);
устаревшими системами тепловых (абонентских) вводов с элеваторными узлами, а порой и их
отсутствия.
Учёт выработанного и потребленного тепла практически отсутствует, разницу в стоимости которых, как правило, покрывается из местного бюджета. Технологическая модернизация системы спо-
4
собна повысить энергетическую эффективность, при этом необходимо выполнить ряд энергосберегающих инновационных мероприятий:
 заменить физически и морально устаревшее технологическое оборудование на источнике с
переходом на количественное регулирование выработки и отпуска тепла (температурный график количественного регулирования);
 заменить плохо изолированные магистральные и внутриквартальные тепловые сети на предизолированные в заводских условиях трубы;
 оборудовать абонентские вводы взамен элеваторных узлов автоматизированными погодозависимыми индивидуальными тепловыми пунктами (ИТП) или автоматизированными узлами управления (АУУ) с количественно-качественной системой регулирования.
Использование этих инновационных энергосберегающих технологий позволяет повысить
энергоэффективность системы. Однако такая технологическая модернизация требует значительных
капитальных затрат.
Привлечение инвестиций на цели модернизации (реконструкции) системы коммунальной инфраструктуры должно быть гарантировано надежным возвратом, для чего сегодня используются возможности нормативно-методической базы, обусловленные Федеральным законом РФ № 210-ФЗ от
30.12.2004 «Об основах регулирования тарифов организации коммунального комплекса» (с изменениями и дополнениями) через инвестиционную составляющую тарифов.
При этом эффективная тарифная политика должна обеспечить:
привлекательность инвестиций;
обслуживание заемных средств;
гарантированный возврат инвестиций через регулируемые цены;
получение инвесторами обоснованной доходности на инвестированный капитал.
Инновационные технологии, использованные при реконструкции и модернизации систем теплоснабжения, должны обеспечить:
существенное сокращение энергозатрат;
повышение надежности, эффективности систем, и в результате гарантированно обеспечить в
будущем «экономическую» и «физическую» доступность снабжения теплом потребителей.
В то же время существующие тарифы муниципальных образований, моногородов почти во
всех субъектах федерации находятся на предельно допустимых уровнях доступности услуг потребителям от 1500 до 2700 руб./Гкал. И, тем не менее, коммунальные системы муниципальных образований, как правило, функционируют в дотационном режиме.
Дотации достигают почти такого же объема, что и размер оплаты потребителями. Анализ создавшегося положения показывает, что при разработке инвестиционных программ энергосбережения
и повышения энергоэффективности систем теплоснабжения жилого и социального секторов муниципальных образований необходимо ориентироваться на альтернативные конкурентно-способные системы с использованием всего арсенала известных передовых инновационных технологий.
Такими технологиями являются системы, при которых ликвидируются или сокращаются до
минимума промежуточные звенья между источником тепла и потребителем. На источниках используются новое энергоэффективное, экологически чистое оборудование; автоматизированные системы
качественного регулирования; диспетчерский контроль, позволяющий обеспечить сбалансированность выработанного и потребляемого тепла и свести до минимума технологические и трансмиссионные потери, повысить, экономическую заинтересованность потребителя в энергосбережении.
Библиографический список
1. О теплосбережении: федер. закон РФ от 27 июля 2010 г. № 190-ФЗ (с изменениями и дополнениями).
2. Об энергосбережении и повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты РФ: федер. закон РФ от 23.11.2009 г. № 261-ФЗ (ст. 37).
3. Об основах регулирования тарифов организаций коммунального комплекса: федер. закон
РФ от 30.12.2004 г. № 210-ФЗ (с изменениями и дополнениями).
4. Об утверждении правил установления требований энергетической эффективности для зданий строений, сооружений и требований к правилам определения класса энергетической эффективности многоквартирных домов (вместе с правилами): постановление Правительства РФ 25.01.2011. –
№ 18.
5