CC BY
78
НАУКОВ1 ДОСЛ1ДЖЕННЯ
УДК 69.059.7
КОМПЛЕКСНИЙ П1ДХ1Д ДО ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ ЕНЕРГОЗБЕРЕЖЕННЯ ПРИ РЕКОНСТРУКЦП ЖИТЛОВОГО ФОНДУ
Т. С. Кравчуновська, д. т. н., доц.
Ключовi слова: реконструкция, житловий фонд, енергозбереження, вторинна забудова, енергоефективмсть
Постановка проблеми та н зв'язок iз науковими i практичними завданнями. Сьогодш проблема енергозбереження в Укра!ш постае особливо гостро. Кра!на споживае вдвiчi бiльше енергоресурсiв на одиницю виготовлено! валово! продукцп, нiж кра!ни Захщно! Свропи (рис. 1). Так, на опалення житлового фонду витрачаеться понад 70 млн т умовного палива на рш, тобто на одного мешканця припадае 1,4 тис. т умовного палива [11].
35 30 25 20 15 10 5
I I
2,4
I I
21,1
16,5
5,3
33
Нмеччина
США
Польща
Бторусь
Рос1я
Украша
2
0
Рис. 1. Енергоспоживання в крагнах Свропи, кВт-год на у. г. о. ВНП [11]
Житловий сектор Укра!ни е одним iз найбшьших споживачiв енерги - приблизно 30 % вщ загального кiнцевого споживання [3].
Таблиця 1
Розподш буд1вель за роком побудови в европейських крагнах [3]
Перiод будiвництва Укра!на Шмеччина Чехiя Литва
До 1919 р. 5 % 14 % 11 % 6 %
1919 - 1945 рр. 13 % 14 % 14 % 23 %
1946 - 1970 рр. 51 % 46 % 25 % 33 %
1971 - 1980 рр. 16 % 13 % 22 % 18 %
Пюля 1981 р. 15 % 13 % 28 % 20 %
Примтка: % стосуеться кшькост будинюв.
Як свщчать дат таблицi 1, вiк житлового фонду Укра!ни подiбний вiковi житлового фонду европейських кра!н. Вiдповiдно i досвщ европейських кра!н щодо пiдвищення енергоефективност будiвель е прийнятним для Укра!ни.
Економiчна ситуацiя в Укра1ш значною мiрою впливае на обсяги будiвництва житлового
фонду. Вщносно висою темпи будiвництва, що мали мiсце наприкiнцi 80-х рр. минулого столотя, рiзко зменшились у 2000 р., шсля чого вiдбулись стагнащя i помiрне зростання аж до 2008 р. Пюля 2008 р. обсяги бущвництва житлового фонду знов зменшились, що пов'язано з впливом св^ово! фшансово! кризи [4].
Низька енергоефективнють значно! частини будiвель (тепловтрати через огороджувальнi конструкцп будинюв в Укра!ш складають до 70 % вшх загальних втрат, а в кра!нах Захвдно! Свропи вони становлять 38 - 44 %, тобто вдвiчi менше) зумовлюе необхщнють !х теплово! санаци, капiтальних ремонтов i реконструкци. Реалiзацiя комплексу заходiв iз пiдвищення теплово! ефективностi житлових будинюв (особливо перших масових серш) дозволить знизити на 40 % тепловтрати, перш за все за рахунок належно! теплоiзоляцil зовнiшнiх стш будiвель, i забезпечити низькi експлуатацшш витрати [2; 3; 8].
Таким чином, юнуе об тйк тсутшвоеобведамп' енергетичних ресурсiв.
Вирiшення цього питання потребуе комплексного шдходу до формування енергозбереження як при реконструкци житлового фонду, так i при вториннш забудовi житлових мiкрорайонiв, перш за все, за рахунок застосування нових джерел енергп, сучасних систем опалення, облiкових приладiв тощо.
Аналiз останшх дослiджень i публiкацiй. Основнi положення в галузi формування енергозбереження на визначальних етапах життевого циклу житлового фонду викладено у наукових працях А. I. Бшоконя [1], В. М. Юрноса [5], В. М. Пилипенка [10], В. В. Савйовського [12], В. I. Торкатюка [13], В. Т. Шаленного [14], Л. М. Шутенка [15] та шших учених.
На державному рiвнi завдання з пiдвищення рiвня енергоефективностi будинюв в Укра!ш закрiплене у нормативних вимогах до теплово! iзоляцi! для огороджувальних конструкцш будинкiв [6].
Обгрунтування доцiльностi та ефективностi ухвалюваних енергозбершальних органiзацiйно-технологiчних рiшень iз реконструкци житлового фонду грунтуеться на оцiнцi !х технiко-економiчних показникiв. Проте до цього часу вщсутне вичерпне наукове обгрунтування вартост та тривалостi виробництва робгг iз комплексно! енергозберiгально! реконструкци жилових мшрорайошв та вторинно! забудови мют, якi б ураховували вплив дестабшзувальних факторiв.
Отже, подальший розвиток методолопчних принципiв органiзацiйно-технологiчного проектування енергозберiгально! комплексно! реконструкци житлово! забудови е актуальним науково-прикладним завданням.
Метою статтi е аналiз основних принцитв комплексного формування енергозбреження при реконструкци житлового фонду та вториннш забудовi житлових мшрорайошв.
Виклад матерiалу. Житловий фонд Укра!ни складае близько 10,2 млн будинюв загальною площею 1 066,6 млн м2, у тому чи^ комунально! власностi - 238,2 тис. будинюв загальною площею 67,5 млн м2 або 2,3 % будинюв житлового фонду кра!ни [3; 4].
Житловий фонд будинюв перших масових серiй складае близько 72 млн м2 i потребуе замши або реконструкци. Фактично кожний четвертий мюький мешканець проживае у житлових примщеннях, якi мають незадовшьний технiчний стан, низькi експлуатацiйнi якосп
[4; 7].
Найбiльшi втрати теплово! енерги спостерiгаються у житловому фонд - близько 30 % та в зовшшшх мережах до 25 % [3; 4].
Основш причини нерацюнального витрачання теплово! енергп при експуатаци житлового фонду:
- недосконалють нерегульованихх систем природно! вентиляци;
- низька яюсть i нещiльнiсть спряження вiкон та балконних дверей;
- недолши аритектурно-планувальних та iнженерних ршень опалюваних сходових клiток та сходово^фтових блокiв;
- недостатня теплоiзоляцiйна яюсть зовнiшнiх стiн, покриттiв, перекриттiв i свiтлопрозорих огорож;
- вiдсутнiсть приладiв облiку, контролю i регулювання на системах опалення та гарячого водопостачання;
- розвинута мережа зовшшшх теплотрас iз недостатньою чи порушеною тепловою iзоляцiею;
- застарiлi типи котельного обладнання;
- вiдсутнiсть дiевого мехашзму матерiально! зацiкавленостi енергоспоживачiв у !! економи;
- недостатне використання нетрадицшних та вторинних джерел енерги [2].
Теплопостачання населених пунктiв Укра!ни забезпечують 7 712 пiдприемств ушх форм
власностi, на яких експлуатуеться 31 312 котелень, 24 % з яких обладнаш котлоагрегатами, що експлуатуються понад 20 роюв i мають коефiцiент корисно! ди нижче 82 %.
Загальна кiлькiсть установлених котлiв складае 72 298 одиниць, з них 16 468 котлiв (22,8 %) з термшом експлуатаци понад 20 рокiв.
Протяжнiсть теплових мереж у двотрубному обчисленнi становить 35 834,2 км, з них ветхих та аваршних - 5 620,7 км, що складае 15,7 % вщ загально! протяжност мереж.
Втрати теплово! енерги в шженерних мережах за рiк складають 12,9 % вщ загально! кiлькостi реалiзовано! теплово! енерги, у Днiпропетровськiй област - 17,5 %.
Однiею з найгострших проблем галузi е нерацюнальне та неефективне використання паливно-енергетичних ресуршв пiдприемствами житлово-комунального господарства.
Це зумовлено, в першу чергу, незадовшьним техшчним станом об'ектiв житлово-комунального господарства, рiвень фiзичного зносу основних фондiв якого становить понад 50 % [3; 11].
Недостатня комфортнiсть, низька енергоефективнють житлових будинкiв перших масових серiй, !х значний фiзичний i моральний знос потребують вирiшення проблеми каштального ремонту (реконструкци) житла iз застосуванням сучасних енергозберiгальних технологiй, матерiалiв та обладнання.
Основними принципами комплексного формування енергозбереження при реконструкци житлового фонду та вториннш забудовi житлових мшрорайошв е:
- комплекснiсть, тобто енергозбереження: на вшх етапах життевого циклу об'екта або системи, тобто на етапах проектування, виготовлення, зведення, експлуатаци, ремонту, реконструкци; на вшх стадiях обiгу енерги, тобто при виробнищга енеги, перемiщеннi енергоносiя та при споживанш; за всiма видами енергоресуршв;
- системнiсть, тобто виявлення закономiрностей процесiв у системi, врахування всiх факторiв, якi впливають на процес, залежностi його вiд внутршшх та зовнiшнiх факторiв, установлення взаемозалежностей мiж факторами; врахування кiнцево! мети вше! системи при виконанш промiжних завдань; прогнозування можливих наслiдкiв вщ прийнятого рiшення [9].
Зважаючи на той факт, що обсяги щорiчного нового будiвництва не перевищують 2 % вщ iснуючого житлового фонду [4], основш резерви енергозбереження перебувають у сферi експлуатаци житлового фонду та об'екпв iнфраструктури i можуть бути реалiзованi шляхом !х ремонту та реконструкци.
Заходи щодо формування енергозбереження при реконструкци юнуючого житлового фонду здшснюються шляхом: оснащення будинюв енергозберiгальним iнженерним обладнанням, системами, елементами й огороджувальними конструкщями, якi забезпечують можливють економного використання теплово! енерги i паливно-енергетичних ресурсiв згiдно з ддачими будiвельними нормами.
Заходи щодо формування енергозбереження при експлуатаци житлового фонду i шженерного обладнання для досягнення високих показниюв енергоефективностi, включаючи регулювання енергоспоживання, енергомонiторинг, реалiзуються за рахунок складання i виконання шструкцш та регламентiв з експлуатац^ та обслуговування iнженерного обладнання i будiвельних конструкцiй, проведення планових профiлактичних i ремонтних робiт, робiт iз контролю за рiвнем споживання теплово! енерги, ощадним !! використанням i дотриманням оптимальних параметрiв мiкроклiмату примiщень, впровадженням системи управлiння будинком [3; 9; 10; 11].
Зпдно з оцшкою потенцiалу енергозбереження в Укра!нi, зниження енергоспоживання можна досягти приблизно на 50 % (або 136 096 МВт-год щорiчно) вiд базового рiвня фактичного енергоспоживання. Досягти зниження енергоспоживання можливо через упровадження енергоефективних заходiв: додаткова iзоляцiя стiн i дах1в, установлення нових вшон, автоматичний тепловий пункт та термостатичш клапани, замiна генератора тепла високоефективним бойлером, енергоефективне осв^лення тощо [3].
Спираючись на досвщ кра!н Схiдно! Свропи, таких як Чехiя, Словаччина, Польща, заходи з енергоефективносп можна впроваджувати поступово впродовж кiлькох рокiв (найiмовiрнiше
впродовж 5 — 10 роюв), залежно вщ наявностi коштiв, доступностi i рiвня цiн на енергозберiгальнi матерiали й обладнання, наявностi людських ресурсiв i обiзнаностi громадськостi щодо iнвестицiйних переваг, а також знання процесу впровадження.
Економiчнi вигоди вiд цих заходiв значною мiрою залежатимуть вiд мюцезнаходження будiвлi, а також вiд комбшаци заходiв. Якщо проаналiзувати економiчнi переваги заходiв з енергоефективностi на житловому ринку Украши, бiльшiсть iз них мають досить тривалий перiод окупносп [3] (табл. 2).
Таблиця 2
Потенщал енергозбереження 7 його економ!чш переваги для типового багатоквартирного будинку, приеднаного до централ1зованого теплопостачання [3]
№ з/п Заходи з енергоефективносп !нвестици на 1 м2 Чиста економiя з 1 м2 Окупшсть, роки
грн € кВт- год/м2 грн./рш €/рш
1 Теплоiзоляцiя зовшшшх стш 143,7 12,3 32,8 7,2 0,6 19,9
2 Новi вшна 91,7 7,9 27,0 5,9 0,5 15,4
3 Теплоiзоляцiя дахiв 80,0 6,9 12,8 2,8 0,3 28,3
4 Нова автоматика 23,0 2,0 9,8 2,2 0,2 6,6
5 Нова терморегулювальна апаратура 14,3 1,2 9,8 2,2 0,2 6,6
6 Змша осв^лення 2,1 0,2 4,9 1,1 0,1 2,0
Разом 354,8 30,3 97,2 21,4 1,9 16,6
За нишшшх тарифних умов, швестици в енергозбертальш заходи будуть окуплен через тривалий час унаслщок збереження енерги. Оскiльки тарифи в майбутньому, скорш за все, зростатимуть, защкавленють населення в iнвестуваннi в енергозбертальш заходи зростатиме.
Висновки та перспективи подальших дослiджень. Поступове вичерпання традицiйних енергетичних ресурсiв викликае дефiцит енергоресуршв та 1х здорожчання. У зв'язку з цим у сферi експлуатаци житлового фонду прiоритетним е забезпечення мшмальних енерговтрат за рахунок реалiзацil комплексу енергозберiгальних заходiв протягом життевого циклу будiвельних об'ектiв. Проте життевий цикл бущвельно! продукци е досить тривалим. Протягом нього можуть вщбуватися певш змiни в технологiях будiвництва, технологiях виробництва i споживання енерги, у макроекономiчних процесах. Урахування цих змiн разом iз низкою архтектурних, об'емно-планувальних, органiзацiйно-технологiчних, економiчних та шших факторiв забезпечить адекватне визначення та обгрунтування економiчноl ефективностi енергозберiгальних заходiв при комплекснiй реконструкци житлового фонду та вториннш забудовi житлових мшрорайошв.
ВИКОРИСТАНА Л1ТЕРАТУРА
1. Белоконь А. И. Системность подходов в выборе проектов энергосбережения / А. И. Белоконь, Л. Г. Каира // Вюник Придншр. держ. акад. будiвницт. та архтокт. - Д. : ПДАБА, 2002. - № 2. - С. 13 - 28.
2. Булгаков С. Н. Реконструкция жилых домов первых массовых серий и малоэтажной жилой застройки / С. Н. Булгаков. - М. : ООО «Глобус», 2001. - 248 с.
3. Дослщження ринку. Житловий сектор Украши: правов^ регуляторш, шституцшш, техшчш та фiнансовi аспекти. Фшальний зв^ [Електронний ресурс]. - Режим доступу : http://www.teplydim.com.ua/static/storage/files/files/Market_Assessment_Report-Final_UKR_2011-08-31.pdf.
4. Житловий фонд Украши [Електронний ресурс]. - Режим доступу : http://www.ukrstat.gov.ua.
5. Юрнос В. М. Научно-методологические основы организационно-технологического регулирования продолжительности и стоимости реконструкции промышленных предприятий : дисс. ... докт. техн. наук : 05.23.08 / Кирнос Владимир Михайлович. - Харьков, 1994. - 351 с.
6. Конструкци будинкiв i споруд. Теплова iзоляцiя будiвель : ДБН В.2.6-31:2006 [Електронний ресурс]. - Режим доступу : http://www.dbn.at.ua.
7. Кравчуновська Т. С. Розвиток наукових основ оргашзацшно-технолопчного проектування комплексно! реконструкци житлово! забудови: дис. ... докт. техн. наук : 05.23.08 / Кравчуновська Тетяна Сергпвна. - Д., 2011. - 392 с.
8. Куденко Г. О. Перспективи енергозбереження в житлово-комунальному господарста Укра!ни / Г. О. Куденко, Д. С. Кадермеева // Стратепчш прiоритети. - 2006. - № 1. - С. 144 - 149.
9. Октябрьский Р. Д. Энергоэффективность проектируемых зданий: учеб. пособ. / Р. Д. Октябрьский, Е. А. Старжинский, В. Н. Ильинец. - М. : ГАСИС, 2008. - 107 с.
10. Пилипенко В. М. Организационно-технологические принципы комплексной реконструкции индустриальной жилой настройки : автореф. дисс. на соиск. учен. степ. докт. техн. наук : спец. 05.23.08 «Технология и организация строительства», 05.23.03 «Теплоснабжение, вентиляция, кондиционирование воздуха, газоснабжение и освещение» / В. М. Пилипенко. - Минск, 2009. - 41 с.
11. Попова В. Энергосберегающий дом : современные решения / В. Попова // Недвижимость в движении. - Вып. 377 от 12.10.2011 г. [Электронный ресурс]. - Режим доступа : http://www.realnest.com.ua.
12. Савйовский В. В. Методологические принципы организационно-технологического проектирования реконструкции гражданских зданий : дисс. ... докт. техн. наук : 05.23.08 / Савйовский Владимир Викторович. - Харьков, 2010. - 387 с.
13. Торкатюк В. I. Удосконалення стратеги формування системи енергозбереження в бущвельнш галузi / В. I. Торкатюк, Л. Г. Бойко, М. К. Сухонос // Коммунальное хазяйство городов. - К. : Техшка, 2004. - Вып. 58. - С. 3-16.
14. Шаленний В. Т. Организационно-технологические основы формирования энергосбережения на определяющих этапах жизненного цикла гражданских зданий : дисс. ... докт. техн. наук : 05.23.08 / Шаленный Василий Тимофеевич. - Днепропетровск, 2004. - 406 с.
15. Шутенко Л. Н. Технологические основы формирования и оптимизации жизненного цикла городского жилого фонда : дисс. ... докт. техн. наук : 05.23.08 / Шутенко Леонид Николаевич. - Харьков, 2002. - 550 с.
УДК 681.3:669.046.462
ДОСЛ1ДЖЕННЯ АЛГОРИТМ1В НЕЧ1ТКО1 КЛАСТЕРИЗАЦП В ЗАДАЧАХ АНАЛ1ЗУ ЯКОСТ1 АНТРАЦИТ1В
К. Ю. НовЫова, к. т. н., доц., О. I. Михальов, д. т. н., проф., В. Л. Зубов, д. т. н., проф.
Нащональна металург1йна академ1я Украгни
Ключовi слова: кластерний анал1з, кластер, нечтка кластеризация, алгоритм fcm, субтрактивна кластеризация, центр кластера, структури антрацит1в
Вступ. Ефективним напрямом технологи, яка замщуе кокс, е використання антрациту. Використання антрациту не викликае ютотних змш основних технолопчних параметрiв процесу: продуктившсть, вихщ колошникового газу, утворення шлаку i його основшсть коливаються в межах, характерних для роботи печей. Крiм того, перевага замши коксу кам'яним вугшлям також у тому, що вш подаеться через колошник [3].
Термш «кластерний аналiз» насправдi включае в себе набiр рiзних алгоритмв класифшаци. Загальне питання, що ставиться дослщниками у багатьох галузях, полягае в тому, як оргашзувати спостережуваш даш в наочш структури.
Техшка кластеризацп застосовуеться в найрiзноманiтнiших галузях. Харпгандав прекрасний огляд багатьох опублшованих дослщжень, що мютять результати, отримаш методами кластерного аналiзу.
Завдання та ц^ кластеризацп. Кластеризащя (Data clustering) - завдання машинного навчання, в якому потрiбно роздшити задану вибiрку об'екпв (ситуацш) натдмножини, яю не перетинаються. Таю шдмножини називаються кластерами. Причому дшити слщ так, щоб кожен кластер складався зi схожих об'екпв, а об'екти рiзних кластерiв ютотно вiдрiзнялися [1].
Завдання кластеризацп належить до бшьш широкого класу завдань навчання без учителя.
