CC BY
58
УДК
Савинкова М.Е., Ермоленко Б.В.
ПЕРСПЕКТИВЫ СТРОИТЕЛЬСТВА МНОГОЭТАЖНЫХ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНЫХ ЗДАНИЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ВОЗОБНОВЛЯЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ ЭНЕРГИИ В РОССИИ
Савинкова Мария Евгеньевна, студентка 1 курса магистратуры факультета биотехнологии и промышленной экологии, e-mail: [email protected];
Ермоленко Борис Викторович, к.т.н., доцент кафедры промышленной экологии; Российский химико-технологический университет имени Д.И. Менделеева, 125480, Москва, ул. Героев Панфиловцев, д. 20
В работе рассмотрены перспективы строительства многоэтажных энергоэффективных зданий в Российской Федерации. Рассмотрен потенциал использования возобновляемых источников энергии в жилом строительстве. Было выявлено, что внедрение энергоэффективных технологий в жилое многоэтажное строительство является одним из приоритетных направлений энергетической стратегии Российской Федерации.
Ключевые слова: энергоэффективные здания, многоэтажное строительство, возобновляемые источники энергии
PROSPECTS OF CONSTRUCTION OF MULTISTORIED ENERGY EFFICIENT BUILDINGS WITH THE USE OF RENEWABLE ENERGY SOURCES IN RUSSIA
Savinkova M.E., Ermolenko B.V.
D. Mendeleev University of Chemical Technology of Russia, Moscow, Russia
This paper discusses the prospects for the construction of multi-storey energy-efficient buildings in the Russian Federation. The potential use of renewable energy in residential construction is considered. It was revealed that the introduction of energy-efficient technologies in residential high-rise construction is one of the priorities of the energy strategy of the Russian Federation.
Keywords: energy efficient buildings, high-rise construction, renewable energy sources
Геополитическое положение страны определяется ее ролью на рынке мировой энергетики. Применение инновационных технологий, не оказывающих негативного воздействия на окружающую среду, снижение уровня потребления энергоносителей, а также рациональное использование энергетических ресурсов являются важными инструментами в сфере охраны окружающей среды.
Правительством Российской Федерации была утверждена «Энергетическая стратегия России на период до 2030 года», одной из задач которой является повышение уровня энергосбережение в сфере жилищного строительства. Особое внимание к проектированию жилых зданий обуславливается тем, что строительная промышленность и окружающая среда - это две основные сферы достижения устойчивого развития страны. В круг устойчивого или экологичного строительства входит множество задач: от экономических до экологических. На нужды теплового снабжения в жилищно-коммунальном хозяйстве тратится более 1/3 всех энергоресурсов, это значение много больше, чем в развитых странах Европы. Поэтому концепция энергоэффективного дома на данный момент стала неким строительным стандартом, который позволяет возводить жилые здания с минимальными затратами на энергоснабжение и оптимальными условиями микроклимата. Проектирование таких зданий в комплексе с применением возобновляемых
источников энергии может поспособствовать снижению потребления традиционных источников энергии, улучшению экологической ситуации в стране, снижению затрат на ЖКХ.
Преимущества технологий электро- и теплоснабжения, использующих нетрадиционные источники энергии, по сравнению с их традиционными аналогами связаны не только со значительными сокращениями затрат энергии в системах жизнеобеспечения зданий и сооружений, но и с их экологической чистотой, а также с новыми возможностями в области повышения степени автономности систем жизнеобеспечения. По всей видимости, в недалеком будущем именно эти качества будут иметь определяющее значение в формировании конкурентной ситуации на рынке генерирующего оборудования.
Наша страна располагает не только огромным запасом ресурсов традиционной энергетики (природный газ, уголь, нефть), но и значительным потенциалом применения ВИЭ (геотермальная энергия, солнечная и ветровая энергетика и т.д.) (Рис. 1). По благоприятным прогнозам доля производства нетрадиционной энергии в России может превысить общий объем ее потребления в 5 раз. Однако на сегодняшний день доля применения альтернативных источников энергии в Российской Федерации едва ли достигает 1% или 990 млрд. кВтчас (по некоторым данным значение не превышает 0,5). Из-за мощной сырьевой
базы в России использование ВИЭ считается нерентабельным по отношению к централизованной системе тепло- и энергоснабжения.
Рис. 1. Структура потенциала ВИЭ в России, млн. тут/г
Тем не менее, с каждым днем тема использования возобновляемой энергетики становится все актуальнее на фоне нестабильной экономической ситуации в мире, которая вынуждает многих изменить свои взгляды на вопросы энергообеспечения, в первую очередь в сфере строительства.
Энергоэффективный дом - это, в первую очередь, здание не только с низким потреблением энергии, но и с комфортным микроклиматом. Экономия энергоресурсов в таких зданиях может составлять до 90%. В среднем, годовая потребность в тепловой энергии на систему отопления
энергоэффективного дома не превышает 70 кВт-ч на
2
м .
Высотное строительство на сегодняшний день располагается на первых позициях в строительной сфере. Наличие многоэтажных сооружений говорит о высоком развитии технологий, интеллектуальных способностях современных архитекторов. Однако не стоит забывать, что возведение и эксплуатация многоквартирных домов является источником целого ряда экологических проблем, которые частично могут быть решены с помощью активного строительства энергоэффективных жилых зданий. Практика других стран показывает, что при внедрении инновационных технологий производства в строительство, эксплуатации современного оборудования и использовании новейших материалов, потребление энергии в жилищной сфере может быть снижено минимум в 2 раза.
Основной задачей энергоэффективного жилья является обеспечение наиболее благоприятных условий для жизнедеятельности
человека с помощью строительных и градостроительских средств. Важно заметить, что аспект энергосбережения при обеспечении теплоснабжения зданий является серьезной проблемой в рамках реализации реформы ЖКХ в России. Если обратиться к данным Федеральной службы государственной статистики, обеспечение ЖКХ обходится более чем в 120 млрд руб. в год, эта сумма составляет порядка 30-50% от итогового муниципального бюджета. Причем с каждым годом эти цифры только растут.
Основываясь на опыте зарубежного и отечественного строительства и проектирования энергоэффективных зданий, были определены главные методы экономии энергии в жилых домах: архитектурные, инженерные, использование возобновляемых источников энергии.
Современное электро- и теплоснабжение основано на использовании традиционных энергетических ресурсов. Но добыча полезных ископаемых крайне негативно влияет на окружающую среду. Тем не менее, ситуацию еще можно изменить - требуется уменьшить расход потребления энергии. Если это не произойдет, то в перспективе цены на энергоносители будут постоянно расти, что неизбежно повлечет за собой резкий скачок цен на газ, электро- и теплоэнергию, коммунальные тарифы. Таким образом, если следовать рекомендациям, предписанным в ФЗ «Об энергосбережении и повышении энергетической эффективности», жилищно-коммунальное хозяйство сможет вдвое увеличить свою прибыль (45-50%), что положительно отразится не только на бюджете нашей страны, но и на состоянии экологии в целом.
При строительстве и проектировании жилых зданий стоит акцентировать внимание не только на улучшение теплоизоляционных свойств
сооружений, используя эффективные
энергосберегающие материалы, но и на внедрении новейших систем инженерного обеспечения дома. Поэтому на данный момент стоит рассматривать вариант применения в системе энергетического обеспечения здания возобновляемых источников энергии. Наиболее перспективными источниками в области жилищного строительства принято считать солнечную и ветровую энергию и низкопотенциальное тепло. Результаты оценки топливного и энергетических потенциалов солнечной, ветровой энергии и
низкопотенциального тепла с дифференциацией по субъектам Российской Федерации приведены в таблице 1.
Таблица 3
Технический потенциал возобновляемых источников энергии_
Доступный технический потенциал ВИЭ
Федеральный Солнечная энергия Ветровая энергия Низкопотенциальное тепло
округ Электроэнерге тический, млн. кВт-ч/год Топливный, Электроэнерге тический, млн. кВт-ч/год Топливный, Теплоэнергет ический, млн. Гкал/год Топливный,
млн. тут/год млн. тут/год млн. тут/год
Центральный 5107246 1762 1486957 513 18654 2772
Северо -Западный 9060870 3126 1478261 510 101952 15150
Южный 2026087 699 1942029 670 8035 1194
Северо-Кавказский 2321739 801 846377 292 4690 697
Приволжский 6718841 2318 2657971 917 17591 2614
Уральский 17527536 6047 2092754 722 6225 925
Сибирский 21744928 7502 3771014 1301 11999 1783
Дальневосточный 16011594 5524 2121739 732 5498 817
Россия 80530435 27783 16397101 5657 174670 25956
Одним из актуальных направлений применения ВИЭ являются теплонасосные установки. ТНУ, за счет использования источников низкопотенциальной энергии, можно считать экологически чистой системой получения тепла для систем отопления и ГВС. Тепловые насосы используются для выработки теплоты в системах централизованного и индивидуального отопления и горячего водоснабжения. Они более экономичны и безопасны, чем котлы на газовом или твердом топливе и поэтому являются хорошей альтернативой для систем индивидуального теплоснабжения многоквартирных жилых домов. Источниками низкопотенциальной энергии являются тепло грунта, грунтовых и подземных вод, окружающего воздуха. В зависимости от вида и мощности теплового насоса для производства 1 кВт-ч тепловой энергии ТНУ необходимо затратить всего лишь 0,2-0,35 кВт-ч электрической. Несомненным достоинством ТНУ является возможность его работы в противоположном режиме (кондиционирование помещения).
В концепцию энергоэффективного дома входит не только тепловое снабжение от возобновляемых источников энергии, но и электрическое. Самый популярный на сегодняшний день альтернативный способ электрического снабжения здания - использование солнечных батарей. Основной характеристикой
производительности солнечных элементов является коэффициент преобразования света. Для солнечных панелей данное значение составляет порядка 22%. Мощность батарей может достигать десятков киловатт, что позволяет проектировать на их основе достаточно мощные электростанции. В последнее время набирает обороты система замены части (или полностью) ограждающих конструкций здания специально созданными для данного проекта фотоэлектрическими модулями, BIPV система (Building Integrated Photovoltaics). В частности, солнечные батареи активно используются современными архитекторами в качестве фасадных материалов. Такие решения позволяют создавать
эстетически привлекательные, экономичные и экологичные фасады зданий.
Чтобы применение панелей было рентабельным, обязательно нужно учитывать уровень солнечной инсоляции в месте проектирования здания, т.к. поступление радиации солнца зимой и летом различны. Поэтому целесообразно разрабатывать схему
электроснабжения здания с применением нескольких источников энергии. Как вариант, можно сделать комбинированную систему
электроснабжения с использованием солнечных батарей и ветрогенераторных установок.
Тема возведения жилых энергоэффективных многоэтажных зданий, использующих ВИЭ ценна не только с точки зрения экологии, но и с точки зрения становления принципиально нового витка архитектуры в строительстве. Энергоэффективность и энергосбережение на сегодняшний день актуальны как никогда, поэтому в строительные проекты стоит закладывать не только мероприятия, позволяющие снизить потребление ресурсов, но и возможность установки и применения местных возобновляемых энергоустановок, которые обеспечили бы автономность здания от централизованных систем тепло- и энергоснабжения.
Список литературы
1. Единая информационная система жилищного строительства [Электронный ресурс]. Режим доступа: М1р://наш.дом.рф
2. Федеральный закон «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации» от 23.11.2009 № 261-ФЗ // Собрание законодательства Российской Федерации. -2009. - № 48
3. Меркулов С.И. Проектирование жилых зданий с использованием возобновляемых источников энергии / С.И. Меркулов, С.В. Поветкин // Известия Юго-Западного государственного университета. - 2016. - №2. - С.75-80
