10ЭНЕРГО- и РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЕ
УДК 697.1
Методология обоснования работ по энергосбережению при капитальном ремонте жилых зданий
Чернышов Л.Н., Институт дополнительного профессионального образования ГАСИС Национального исследовательского университета «Высшая школа экономики»
Ключевые слова: энергосбережение, энергоэффективность, энергобаланс зданий, многоквартирное здание, капитальный ремонт жилых зданий.
Статья посвящена вопросам энергетической эффективности при эксплуатации многоквартирных жилых домов. Рассмотрены мероприятия по энергосбережению при эксплуатации, реконструкции и капитальном ремонте жилых объектов.
Methodology study on energy saving in the refurbishment of residential buildings
Chernyshov L.N., Institute for STR GASIS National research university «Higher school of Economics»
Keywords: energy conservation, energy efficiency, energy balance of buildings, apartment building, renovation of residential buildings.
The article is devoted to energy efficiency in apartment buildings. It was shown the energy-saving activities during operation, reconstruction and capital repairs of residential facilities.
Аудит энергопотребления для большинства эксплуатируемых многоквартирных жилых зданий, как показывает практика, является экономически оправданным ввиду того, что в зависимости от серии жилых зданий, их технического состояния и качества эксплуатации, удельные теплопотери в них достигают значений от 300 до 500 кВт^ч с кв. метра отапливаемых помещений в год, а иногда и больше.
Как правило, это ясно и понятно менеджменту управляющих организаций и чиновникам профильных, структурных подразделений муниципальных органов власти, отвечающих за экономию энергоресурсов и экологическую безопасность территории.
Именно им, как правило, принадлежит инициатива по проектированию, разработке и финансированию соответствующих организационно-экономических и технических решений с использованием современных достижений науки и техники, обеспечивающих эффективное производство, транспортировку и распределение энергоресурсов и воды, а также мер по их экономии в процессе потребления.
Для собственников жилых помещений создание предпосылок для эффективного использования энергоресурсов в их жилом здании имеет непосредственное значение, но на этапе реализации соответствующих мероприятий, они ими не ощущаются и не вызывают заинтересованности ввиду того, что, как правило, не происходит снижение платы за коммунальные услуги, так как вся экономия идет на компенсацию затрат по реализации этих мероприятий.
Поэтому органам власти и управляющим компаниям требуется приложить немало усилий, чтобы грамотно и наглядно обосновать необходимость проведения и финансирования мероприятий по энергосбережению в МКД, тем более, если речь идет о комплексном подходе к энерго-, ресурсосбережению в жилищно-коммунальном комплексе на всех этапах жизненного цикла энергоресурсов - производства, транспортировки, распределения и потребления.
Как правило, эта процедура сводится к следующему.
1. Ознакомлению собственников МКД с требованиями Федерального закона «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности» (№261-ФЗ), в соответствии с которым, в частности, для собственников недвижимости предусматривается:
- обязанность по проведению энергетических обследований зданий и сооружений и оформлению энергетического паспорта дома;
- утверждение программ по энергосбережению и повышению энерготехнической эффективности объектов недвижимости;
- введение коммерческого учета энергетических ресурсов;
- проведения реконструкции и капитального ремонта зданий (строений, сооружений) с учетом показателей энергетической эффективности.
2. Проведению инструментальных обследований эксплуатируемых зданий на предмет их энергоэффективности.
3. Определению собственниками МКД величины полезной энергии необходимой для поддержания в жилых и служебных помещениях комфортных условий нахождения людей в соответствии с установленным Правительством Российской Федерации базовым уровнем нормируемого удельного расхода тепловой энергии на отопление и вентиляцию в жилых и общественных зданиях - q Вт^ч/(м2^°С^сут).
1 max 4 J '
В существующей мировой практике, где вопросами экономии энергоресурсов зданий начали заниматься с 70-ых годов прошлого столетия, организационно-технические и экономические решения сводятся к достижению характеристик объекта недвижимости, соответствующих требованиям пассивного (энергоэффективного), умного или активного дома.
Тогда в большинстве стран мира были ужесточены в 2^3,5 раза величины теплозащиты ограждающих элементов реконструируемых и строящихся
зданий (до 80 кВт^ч на кв. метра отапливаемых помещений в год), что обеспечивало возможность комплексного решения вопросов повышения энергоэффективности объектов недвижимости в процессе их воспроизводства. Именно тогда, для более эффективного проведения мероприятий по энергосбережению на всех этапах жизненного цикла ресурсов были введены понятия первичной (2;), конечной (02) и полезной (03) энергии, получившее впоследствии всеобщее признание (рис. 1).
0 0 0 00 0 0 0 00 0П00| ООН
Передача Распределение
Рис.1. Процесс преобразования природных ресурсов в первичную, конечную и полезную энергию (д!^4 - потери на стадиях жизненного цикла энергоресурса)
Как видим, на каждом этапе жизненного цикла энергоресурса имеют место потери, и когда мы говорим о комплексном, программно-целевом подходе к энергосбережению следует учитывать данное обстоятельство при разработке и реализации энергосберегающих мероприятий, так как только в этом случае можно говорить как об экономической, так и об экологической эффективности энергосбережения.
Кроме того и для жителей это является весомым аргументом, так как им становятся понятны усилия органов власти по сохранению или улучшению экологической обстановки на территории муниципального образования.
Под первичной энергией - 0„ понимают энергию, полученную в процессе переработки (преобразования) после добычи из природного источника (первозданного источника энергии) в виде каменного угля, природного газа, нефти, урана и т.д.
Под конечной энергией - 02, понимается пригодная для использования промышленными и бытовыми потребителями энергия (электрическая энергия,
жидкое топливо, тепло, подаваемое по сетям теплоснабжения, в том числе централизованного и др.)
Под полезной энергией - О понимается энергия используемой для поддержания в жилых и общественных зданиях (помещениях) желаемой комфортной температуры с учетом их проектно-строительных и архитектурно -планировочных решений (материала стен, этажности, конструкции зданий), климатических условий (наружного воздуха) и других факторов, которые ха-растеризуются часовой тепловой нагрузкой на отопление или коэффициентом теплотехнической характеристикой здания - (# ).
В процессе эксплуатации существующих зданий, их конструктивные элементы и инженерные системы, в соответствии с требованиями ФЗ-261, должны подвергаются инструментальному энергообследованию, по результатам которого формируется энергетический баланс здания.
Энергетический баланс объекта недвижимости (см. рис. 2), может быть представлен в виде удельного теплового потока характеризующего:
- количество теряемой энергии через ограждающие конструкции здания (фундамент, стены, чердак, окна, двери), вентиляцию и канализацию;
- количество поступающей в здание энергии (солнечной, от внутренних источников и отопления).
При этом общий объем потребляемой зданием (помещением) тепловой энергии (см. рис. 2) состоит из:
- количества тепловой энергии на отопление (включая ГВС), потребляемое помещением (зданием) за один отопительный период (Гкал в год на 1 м2),- Q7
Рис.2. Баланс потерь и потребления тепла в стандартном жилом здании до мероприятий по энергосбережению
(определяется по приборам учета);
- величиной теплопоступления от солнечной радиации, определяемой по формуле:
а = т-в-^А,
(1)
где г - понижающий коэффициент, учитывающий загрязнения, затемнения стекла;
в - коэффициент, учитывающий проникновение солнечной энергии через остекление;
- площадь окна;
А - интерполяция Фурье - величина солнечного излучения с учетом сторон света;
- тепла выделяемого внутренними источниками (2Д величина которого складывается из: теплоотдачи от жильцов; тепловыделения от бытовых электроприборов; тепловыделения от горячей воды при приготовлении пищи; потребление тепла холодной водой (тепло, изъятое из помещения, как потери вследствие отбора энергии); испарение воды при влажной уборке.
При определении QR по формуле (1), для районов юга России используются следующие значения величины теплопоступления от солнечной радиации для основных сторон света (табл.1).
В расчетах энергобаланса величина внутренних тепловыделений ^^ принимается, как правило, в размере 0,03 Вт^ч / м2 сут.
В соответствии с требованиями Федерального закона «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности» Правительством РФ установлены базовые уровни коэффициента теплотехнической характеристики для эксплуатируемых и вновь строящихся зданий - (дтш) (табл. 2).
При этом предусматривается уменьшение, по сравнению с базовым уровнем показателей, характеризующих годовые удельные величины расходов
Таблица 1
Величины теплопоступления от солнечной радиации для основных
сторон света
Суммарная солнечная радиация юг ССРЮ 1,1 Вт - ч/(м2 сут)
Суммарная солнечная радиация восток ССРВ 0,6 Вт - ч/(м2 сут)
Суммарная солнечная радиация запад ССРЗ 0,61 Вт - ч/(м2 сут)
Суммарная солнечная радиация север ССРС 0,38 Вт - ч/(м2 сут)
Суммарная солнечная радиация на горизонтальную поверхность ССРГ 1,0 Вт - ч/(м2 сут)
Если фасад здания развернут, к примеру, на 15° относительно южного направления, это должно учитываться, и приводить к несколько измененным значениям суммарной солнечной радиации.
энергетических ресурсов в здании, строении, сооружении не реже одного раза в пять лет:
с 1 января 2011 г. (на период 2011-2015 гг.) - не менее чем на 15% по отношению к базовому уровню;
с 1 января 2016 г. (на период 2016-2020 гг.) - не менее чем на 30% по отношению к базовому уровню;
и с 1 января 2020 года - не менее чем на 40 % к базовому уровню.
Используя установленные базовые коэффициенты теплотехнической характеристики здания - (дшах), и другие физические величины ^ QV), характеризующие годовое энергопотребление в здании, можно рассчитать объем полезной нормируемой энергии необходимой зданию для создания в нем комфортных условий проживания и разработки соответствующих мероприятий по устранению трансмиссионных энергопотерь
Исходя из данных таблиц 2, 3 величина Q3 определяется по формуле:
Яз = Яа + Япс (2)
где Qg - количество тепловой энергии, которое должно потребляться помещением (зданием) на отопление и вентиляцию за один отопительный период
Таблица 2
Базовый уровень нормируемого удельного расхода тепловой энергии на отопление и вентиляцию qmax малоэтажных многоквартирных домов и многоквартирных домов массового индустриального изготовления,
Втч/(м2* °Ссут)
Отапливаемая С числом этажей
площадь домов, м2 1 2 3 4
60 и менее 38,9 - - -
100 34,7 37,5 - -
150 30,6 33,3 36,1 -
250 27,8 29,2 30.6 31,9
400 - 25,0 26,4 27,8
600 - 22,2 23,6 25,0
1000 и более - 19,4 20,8 22,2
Примечание
1. При промежуточных значениях отапливаемой площади дома в интервале 60 -
1000 м2 значения qmax должны определяться по линейной интерполяции.
2. Под отапливаемой площадью малоэтажного многоквартирного дома понимают
сумму площадей отапливаемых помещений квартиры с расчетной температурой вну-
треннего воздуха выше 12 ° С, для блокированных домов - это площадь квартиры, а
для многоквартирных домов с общей лестничной клеткой - сумма площадей квартир
без летних помещений.
Таблица 3
Базовый уровень нормируемого удельного расхода тепловой энергии на отопление и вентиляцию жилых и общественных зданий за отопительный период q , Вт • ч/(м2 • 0C • сут) или [Вт • ч/(м3 • °C • сут)]
Типы зданий Этажность зданий:
1 2 3 4,5 6,7 8,9 10,11 12-25
Жилые, гостиницы, общежития По таблице 1 23,6 22,2 21,1 20,0 19,4
Общественные, кроме перечисленных в поз. 3-6 табл.2* (с односменным и 1,5 сменным режимом работы) 34,6 38,6 30,8 34,8 28,9 33,0 26,3 30,3 23,9 27,9 22,3 26,3 21.4 25.5 20,2 24,1
Поликлиники и лечебные учреждения** (с 1,5 сменным режимом работы и круглосуточным) 33,8 37,8 32,8 36,8 31,8 35,8 30,8 34,8 29.3 33.4 28.3 32.4 27.7 31.8 26,9 31,0
Дошкольные учреждения, хосписы 36
Административного назначения (офисы) 34,2 31,2 27,7 24,7 21,6 19,8 18,6 18,4
Сервисного обслуживания, культурно-досуговой деятельности и складов при г. = 20 °С г. = 18 °С т1 г. = 13-17 °С тг 59 53 61 57 5.1 58 49 56 51 47 55 50 4.6
* Верхняя строка с односменным режимом работы; ** Нижняя строка с 1,5-сменным режимом работы. Примечания. 1. Нормируемый показатель в позиции 1 таблицы приведен в [Вгч/(м2 • °С • сут)]; 2. Нормируемый показатель в позициях 2,3,4,5 приведен в [Вт -ч/(м2 • °С • сут)] и пересчитаны с табл.9 СНиП 23-02-2003 с м3 на м2 при высоте этажа от пола до потолка 3,3 м; 3. Нормируемый показатель в позиции 6 таблицы приведен в [Вт -ч/(м3 • °С • сут)]; 4. Для регионов, имеющих значение = 8000 °С •сут и более, нормируемые qmш следует снизить на 5 %.
(Гкал в год на 1 м2), исходя из базового уровня коэффициента теплотехнической характеристики дшах, определяется по формуле:
^ВН ~ ^СРО /"2\
0п= а • —-г—■ 24 • п •10-16 - 0пНЖ, (3)
^0 1шах + _ + о ^0 '
1ВН 1РО
где qmax - теплотехническая характеристика зданий: часовая нагрузка на отопление помещения или жилого дома;
tВН - температура внутреннего воздуха отапливаемых жилых помещений дома;
(сРо - среднесуточная температура наружного воздуха за отопительный период, °С;
- расчетная температура наружного воздуха в целях проектирования отопления, °С;
24 - продолжительность работы систем отопления в сутки, ч;
пО - продолжительность отопительного периода (суток в год), характеризующегося среднесуточной температурой наружного воздуха 8 °С и ниже;
0НЖ - расход тепловой энергии на отопление нежилых помещений жилого дома.
Климатические параметры, входящие в формулу, принимаются по данным местных метеорологических служб или по Межгосударственным строительным нормам МСН 2.04-01-98 «Строительная климатология».
Потребность в теплоэнергии для приготовления горячей воды на хозяйственные и санитарно-гигиенические нужды населения в расчете Гкал на 1 человека определяется по формуле:
0гвс= 1,2 о«-[(55- у по + М350 - п^ф - ^)]-10"6, (4)
где 1,2 - коэффициент, учитывающий возмещение теплоотдачи в помещении от трубопроводов горячего водоснабжения;
а - среднесуточная норма расхода горячей воды при 1 = +55 °С на 1 человека/л;
а - теплоемкость воды, Ккал/кг °С;
txз, - температура холодной (водопроводной) воды в зимний (+5 °С) и летний периоды (+15 °С);
Ь - коэффициент, учитывающий сезонную неравномерность расхода горячей воды;
пО - продолжительность отопительного сезона, дней;
350 - продолжительность работы систем горячего водоснабжения.
Количество горячей воды, расходуемой на санитарно-гигиенические и хозяйственные нужды населения, зависит от уровня комфортности жилья и способа организации горячего водоснабжения; при централизованном горячем водоснабжении минимальный расход на 1 человека составляет 105 л в сутки (при температуре горячей воды +55 °С).
При формировании нормативного энергобаланса здания, также должны учи-
тываться поступления тепла от солнечной энергии и тепло внутренних источников ^у).
Трансмиссионные потери ^т) через кровлю, окна, двери, стены, фундаменты, канализацию и вентиляцию определяются расчетным путем на основании нормируемых величин теплопередачи ограждающих конструкций здания. Их величина может быть определена также по формуле:
Qт= Q7. - ®я + Qv + QR),
(5)
где Q7 - количество полезной энергии, поступившее в здание, определяемое по прибору учета.
Таким образом, если величина энергопотребления здания ^7) не соответствует величине нормативного энергопотребления в программы капитального ремонта или реконструкции здания, предусматриваются организационно-технические и технологические мероприятия обеспечивающие сокращение трансмиссионных потерь энергии (РТ), через ограждающие конструкции, системы вентиляции и канализации, (рис. 3).
Снижение трансмиссионных потерь энергии при реконструкции и капитальном ремонте достигается за счет:
1. Оснащения систем отопления автоматизированными узлами управления, в том числе и с пофасадным авторегулированием.
2. Увеличения сопротивления теплопередаче наружных стен здания по от-
Рис.3. Энергобаланс здания соответствующий базовому уровню нормируемого удельного расхода тепловой энергии на отопление и вентиляцию зданий и ликвидации трансмиссионных потерь энергии
ношению к базовому уровню на 15% .
3. Замены окон на энергоэффективные (с приведенным сопротивлением теплопередаче не менее 0,8 м2^°С/Вт для местностей с величиной градусо-суток более 4000). Далее с 2016 г. должен быть осуществлен переход на окна с еще большей энергоэффективностью (с сопротивлением теплопередаче не менее 1,0-1,05 м2^°С/Вт для местностей с величиной градусо-суток более 4000 и 0,8 м2^°С/Вт для остальных).
4. Применения устройств утилизации теплоты вытяжного воздуха и энергоэффективных систем отопления, вентиляции и горячего водоснабжения, включая теплонасосные системы теплоснабжения, а также систем централизованного теплоснабжения с высокой эффективностью использования первичного топлива.
5. Оборудования здания:
- отопительными приборами, используемыми в местах общего пользования, с классом энергетической эффективности не ниже первых двух (в случае, если классы установлены);
- лифтами с классом энергетической эффективности не ниже первых двух (в случае, если классы установлены);
- термостатами и измерителями расхода потребляемой тепловой энергии, установленными на отопительных приборах вертикальных систем отопления, термостатами на отопительных приборах и измерителями расхода теплоносителя в горизонтальных, поквартирных системах отопления квартир площадью до 100 м2, либо теплосчетчиками в квартирах большей площади, обеспечивающими дистанционную передачу измеряемых показателей;
- теплообменниками для нагрева воды на горячее водоснабжение с устройством автоматического регулирования ее температуры, установленными на вводе в здание или части здания;
- электродвигателями для вентиляторов вентсистем, лифтов, перемещения воды во внутридомовых системах отопления, горячего и холодного водоснабжения, систем кондиционирования с классом энергетической эффективности не ниже первых двух (в случае, если классы установлены);
- приборами учета энергетических и водных ресурсов, установленными на вводе в здание, в квартирах, помещениях общего пользования и сдаваемых в пользование третьим лицам;
- устройствами, оптимизирующими работу вентсистем (воздухопропуск-ные клапаны в окнах или стенах, автоматически обеспечивающие подачу наружного воздуха по потребности, утилизаторы теплоты вытяжного воздуха для нагрева приточного или горячей воды на бытовые нужды, использование рециркуляции);
- регуляторами давления воды в системах холодного и горячего водоснабжения на вводе в здание, строение, сооружение (для многоквартирных домов - на вводе в здание, в квартирах, помещениях общего пользования);
- устройствами регулирования температуры в системах отопления, в том числе автоматического регулирования на основании данных, передаваемых приборами учета;
- устройствами автоматического снижения температуры воздуха в помещениях общественных зданий в нерабочее время в зимний период;
- устройствами, позволяющими снижать пиковую нагрузку в системах хо-лодоснабжения за счет использования охлаждаемых перекрытий для аккумуляции холода в ночное время;
- энергосберегающими осветительными приборами в местах общего пользования;
- оборудованием, обеспечивающим выключение освещения при отсутствии людей в местах общего пользования (датчики движения, выключатели);
- устройствами компенсации реактивной мощности при работе электродвигателей;
- дверными доводчиками (в многоквартирных домах - для всех дверей в местах общего пользования);
- второй дверью в тамбурах входных групп, обеспечивающей минимальные потери тепловой энергии, или вращающимися дверями;
- ограничителями открывания окон (для многоквартирных домов - в помещениях общего пользования; квартирах).
6. Снижения теплопотребления на горячее водоснабжение путем:
- переноса узла приготовления горячей воды из ЦТП в автоматизированные индивидуальные тепловые пункты (ИТП) в здания по мере износа оборудования в ЦТП и трубопроводов внутриквартальных сетей ГВС;
- оснащения приборами индивидуального учета потребления воды в квартирах;
- установки квартирных регуляторов давления;
- утилизации тепла вытяжного воздуха или применения теплонаносных систем теплоснабжения и солнечных коллекторов для нагрева горячей воды.
Библиография
1. Энергосбережение в жилищной и коммунальной сфере. Учебник для ВУЗов, под общ.редакцией Л.Н.Чернышова, М, изд. ООО «Бизнес центр» 2011г., 426 с.
2. Основные положения по проектированию пассивных домов. Вольфган Файст, М., изд. АСВ, 2008г., 144с.
3. Чернышов Л.Н. Современные методы управления городским хозяйством на основе сити - менеджмента. Экономика строительства. 2011. № 4. С. 20-25.
4. Збрицкий А.А., Чернышов Л.Н., Шрейбер А.К. Концептуальные подходы к формированию отрас-
левой системы квалификации в строительстве и ЖКХ. Экономика строительства. 2013. № 5. (23). С. 3-5. 5. Чернышов Л.Н. Методология капитального ремонта многоквартирных жилых зданий. Экономика строительства. 2014. № 5. С. 55-64.
6. Цурунян И.Г., Чернышов Л.Н., Ивчик Т.А. Ценообразование и тарифное регулирование в ЖКХ.
Экономика строительства. 2013. № 6. С. 50-74. мышленного предприятия // Интеграл, 2011. № 4. С. 94-95.
Автор
Чернышов Леонид Николаевич, д.э.н. профессор, научный руководитель Института дополнительного профессионального образования ГАСИС Национального исследовательского университета «Высшая школа экономики»; e-mail: [email protected]
