CC BY
22Научно-технический и производственный журнал
-------ЖИЛИЩНОЕ ---
СТРОИТЕЛЬСТВО
Energy efficient construction
УДК 699.86
О.Д. САМАРИН, канд. техн. наук (samarin1@mtu-net.ru)
Московский государственный строительный университет (129337, г. Москва, Ярославское ш., 26)
Выбор оптимального сочетания энергосберегающих мероприятий при реконструкции зданий образовательных учреждений
Рассмотрена энергетическая и экономическая целесообразность применения комплекса энергосберегающих, мероприятий при реконструкции здания средней школы с учетом требований СП 50.13330.2012 и общественного Стандарта РНТО строителей РФ. Приведены результаты расчетов фактической и нормируемой удельной теплозащитной характеристики и других энергетических показателей здания с использованием методики СП и Стандарта РНТО, а также определения капитальных. затрат на ограждающие конструкции и инженерные системы, суммарных расходов на тепловую энергию и других технико-экономических параметров до и после реконструкции. Проведен анализ полученных данных и выявлены условия окупаемости принятого комплекса мероприятий по сравнению с исходным состоянием объекта, построенного по требованиям СНиП 11-3-79**, действовавшего до 1995 г., с использованием совокупных дисконтированных затрат.
Ключевые слова: энергоэффективность, снижение энергопотребления, реконструкция, энергосберегающие мероприятия, совокупные дисконтированные затраты, срок окупаемости.
O.D. SAMARIN, Candidate of Sciences (Engineering) (samarin1@mtu-net.ru) Moscow State University of Civil Engineering (26, Yaroslavskoe Highway, 129337, Moscow, Russian Federation)
Selection of the Optimal Combination of the Energy Saving Measures During Renewal of Educational Buildings
The economical and energy expediency of using of the energy saving package during renewal of the educational building in terms of demands of SP 50.13330.2012 and of the Public Standard of the Russian Scientific and Technical Society of Builders is considered. The calculation results of design and required specific thermal performance and other energy indexes of the building using procedure of SP and of the Public Standard, of the investment costs for building enclosures and engineering systems, the summary heat consumption and other technical and economical parameters before and after renewal are presented. The analysis of obtained data is given and conditions of payment back of the assumed package of measures with comparison to the initial status of the object constructed according to the demands of SNiP 11-3-79** which was active till the 1995th year using combined discounted costs are shown.
Keywords: energy efficiency, energy consumption decrease, renewal, energy saving measures, combined discounted costs, payback term.
Рассматривая вопрос о выборе оптимального сочетания инженерных решений, обеспечивающих экономически обоснованное снижение энергопотребления, можно предложить следующий комплекс возможных энергосберегающих мероприятий в зданиях [1, 2]:
- утепление несветопрозрачных наружных ограждений до экономически оптимального уровня;
- замена остекления на более энергоэффективное, в первую очередь двойного на тройное. Кроме того, целесообразен переход на двухкамерные стеклопакеты с повышенным сопротивлением воздухопроницанию и селективным теплоотражающим покрытием или пленкой в межстекольном пространстве, особенно с заполнением этого пространства инертным газом;
- утилизация теплоты вытяжного воздуха в системах механической вентиляции и кондиционирования. Наименее затратным является применение схемы с промежуточным теплоносителем;
- установка в системах горячего водоснабжения (ГВС) индивидуальных водосчетчиков, а также применение теп-лонасосных установок (ТНУ) для подогрева воды и других мероприятий по снижению тепло- и водопотребления на нужды ГВС;
- установка автоматических терморегуляторов у отопительных приборов, дающая возможность полезно использо-
вать бытовые тепловыделения, а также теплопоступления от солнечной радиации через окна;
- другие мероприятия, возможные в конкретном проекте.
Рассмотрим далее пример оценки эффективности применения энергосберегающих мероприятий для здания средней школы по типовому проекту У-92. Методика расчета энергетических показателей основана на требованиях СП 50.13330.2012 «Актуализированная редакция СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий» с дополнениями, приведенными в [1] на основе СТО 17532043-001-2005 «Нормы теплотехнического проектирования ограждающих конструкций и оценки энергоэффективности зданий. Стандарт общественной организации - РНТО строителей».
Таким образом, в систему параметров для оценки эффективности применения энергосберегающих мероприятий во всех инженерных системах образовательных учреждений входят следующие основные критерии:
- удельная характеристика расхода тепловой энергии на отопление и вентиляцию qpm, Вт/(м3-К);
- класс энергоэффективности здания;
- относительное снижение энергопотребления за счет применения энергосберегающих мероприятий;
- дисконтированный срок окупаемости энергосберегающих мероприятий Ток, г.
22015
25
Энергоэффективное строительство
ц м .1
Научно-технический и производственный журнал
Результаты определения показателей теплозащиты ограждений
Таблица 1
В табл. 1 к„,
=0,192, поэтому
Параметр Ед. изм. Значение
Вариант 1 Вариант 2
Исходные данные
Количество учащихся (по проекту) чел. 990
Площадь остекления м2 756,2
Площадь наружных стен (без окон) м2 2808,6
Площадь покрытия м2 1834,9
Площадь перекрытия над техподпольем м2 1618,4
Коэффициент остекления - 0,27
Отапливаемая площадь м2 6612,8
Отапливаемый объем м3 19838,4
Средняя температура внутреннего воздуха °С 20
Расчетная температура наружного воздуха для наиболее холодной пятидневки оС -25
Средняя температура наружного воздуха за отопительный период °С -2,2
Продолжительность отопительного периода сут 205
Градусо-сутки отопительного периода оС-сут/г. 4551
Суммарная площадь наружных ограждений м2 7018,1
Коэффициент компактности м-1 0,354
Нормируемая удельная теплозащитная характеристика здания кТР (в соответствии с требованиями СП 50.13330.2012) Вт/(м3-К) 0,192
Варианты теплозащиты ограждений здания
Сопротивление теплопередаче стен м2-К/Вт 1,01 1,89
То же, покрытия м2-К/Вт 1,52 3,58
То же, перекрытия над техподпольем м2-К/Вт 1,82 3,16
Сопротивление теплопередаче окон м2-К/Вт 0,42 0,56
Расчетная удельная теплозащитная характеристика здания коб Вт/(м3-К) 0,319 0,184
Коэффициент п наружной стены - 1
То же, покрытия - 1
То же, перекрытия над техподпольем - 0,6
То же, окон - 1
Энергетические показатели здания
Базовая удельная характеристика расхода тепловой энергии на отопление и вентиляцию здания дтт (в соответствии с требованиями СП 50.13330.2012) Вт/(м3-К) 0,371
Отношение расчетной дот и базовой характеристик - 1,759 0,774
Класс энергоэффективности - В
Аналогичные вопросы в последнее время рассматривались, например, в [2], а за рубежом - в публикациях [3, 4].
Расчетные параметры наружного климата для выбора теплозащиты наружных ограждений и определения годовых затрат теплоты инженерными системами здания принимались по данным СП 131.13330.2012 «Актуализированная редакция СНиП 23-01-99* «Строительная климатология» для условий г. Москвы». Если при этом взять региональные коэффициенты к базовым сопротивлениям теплопередаче ограждающих конструкций на минимально допустимом уровне (тр = 0,63 для наружных стен и 0,8 - для полов и потолков), получим результаты, соответствующие варианту 2 табл. 1. Вариант 1 представляет собой параметры, относящиеся к исходному состоянию здания до осуществления в нем энергосберегающих мероприятий с учетом его строительства по нормативам, действовавшим до 1995 г.
для дальнейших расчетов используем значение сопротивления теплопередаче ограждений по 2-му варианту табл. 1. Условие а =0,287<атр =0,371 во втором варианте тоже
*от ' * от ' ^ ^
выполняется, причем с хорошим запасом, поэтому окончательно оказывается допустимым повышение теплозащиты несветопрозрачных ограждений только до уровня 2-го варианта табл. 1.
Заметим, что по сравнению с другими отраслями строительства и промышленности особенностью капитальных затрат на сооружение и реконструкцию зданий и особенно их систем теплогазоснабжения и вентиляции является, как правило, их бесприбыльный характер, то есть экономическая эффективность инвестиций определяется не увеличением дохода, получаемого от реализации произведенной продукции, а снижением эксплуатационных издержек. Поэтому среди различных способов оценки такой эффективности наиболее предпочтительным и наглядным оказывается метод совокупных дисконтированных затрат (СДЗ) [5-7]. В табл. 2 приведены результаты технико-экономической оценки принятого комплекса энергосберегающих мероприятий при реконструкции здания с использованием данных табл. 1 и среднерыночных цен на материалы и оборудование, а также действующих тарифов на тепловую энергию в Москве.
Таким образом, наибольший вклад в снижение энергопотребления вносит утилизация теплоты вытяжного воздуха в системах механической вентиляции и утепление несвето-прозрачных ограждающих конструкций, несколько меньший - использование теплопо-ступлений за счет установки термоклапанов. Другие мероприятия дают более ограниченный энергетический эффект в силу незначительной доли соответствующих составляющих в общем энергетическом балансе здания. Суммарное снижение энергопотребления при этом оказывается существенным - почти на 54% (более чем в два раза). Поскольку в соответствии с данными табл. 1 фактическая удельная характеристика расхода тепловой энергии на отопление и вентиляцию здания аот оказывается меньше базовой на 22,6%, т. е. больше, чем на 15%, зданию после реконструкции может быть присвоен класс энергоэффективности «В», что в настоящее время является более предпочтительным.
При этом дисконтированный срок окупаемости всего комплекса мероприятий имеет вполне допустимое значение - около 7 лет при норме дисконта р=10% годовых (А.Н. Дмитриев, Ю.А. Табунщиков, И.Н. Ковалев, Н.В. Шил-кин. Руководство по оценке экономической эффективности инвестиций в энергосберегающие мероприятия. М.: АВОК-ПРЕСС, 2005. 120 с.), хотя по отдельным позициям такие сроки могут в значительной мере варьироваться. Можно показать, что для школ, построенных по другим типовым проектам, результаты будут аналогичными. Поэтому рас-
26
22015
0,184<кт6
Научно-технический и производственный журнал
-------ЖИЛИЩНОЕ ---
строительство
Energy efficient construction
Таблица 2
Сравнительная эффективность энергосберегающих мероприятий
К детальной разработке принят вариант 2 из табл. 1 Потребление энергии по варианту 1 Бездисконтный срок окупаемости Дисконтированный срок окупаемости
ГДж/г. % р./г. 1 год 1 год
5347,8 100 1989131
Дополнительно принятые энергосберегающие решения Экономия энергии в варианте 2
Утепление несветопрозрачных наружных ограждений 983,9 18,4 365963 8,54 15,37
Повышение теплозащиты окон 200 3,74 74389 16,16 Не окупается
Утилизация теплоты вытяжного воздуха 1057,03 19,77 393163 1,9 2,15
Мероприятия в системе ГВС 14,52 0,27 5401 9,26 18,2
Дополнительные теплопоступления от людей, бытовых приборов и солнечной радиации 624,44 11,68 232260 1,54 1,72
ИТОГО: 2879,89 53,85 1071176 5,12 6,92
Всего энергозатраты в варианте 2 2467,95 46,15 917955
сматриваемое сочетание инженерных решений может быть рекомендовано при реконструкции зданий средних образовательных учреждений в Москве как энергетически достаточное и технико-экономически целесообразное. Работа выполнена в рамках исследования, проведенного в 2013 г. Московской государственной академией делового администрирования.
Список литературы
1. Самарин О.Д. Теплофизика. Энергосбережение. Энергоэффективность. М.: АСВ, 2014. 296 с.
2. Горшков А.С. Энергоэффективность в строительстве: вопросы нормирования и меры по снижению энергопотребления зданий // Инженерно-строительный журнал. 2010. № 1. C. 9-13.
3. Dylewski R., Adamczyk J. Economic and ecological indicators for thermal insulating building investments // Energy and Buildings. 2012. №. 54. P. 88-95.
4. Lapinskiene V., Paulauskaite S., Motuziene V. The analysis of the efficiency of passive energy saving measures in office buildings. Papers of the 8th International Conference "Environmental Engineering". Vilnius. 2011. P. 769-775.
5. Самарин О.Д. Вопросы экономики в обеспечении микроклимата зданий. 2-е изд., перераб. и доп. М.: АСВ, 2015. 134 с.
6. Гагарин В.Г. Экономический анализ повышения уровня теплозащиты ограждающих конструкций зданий // Строительные материалы. 2008. № 8. C. 41-47.
7. Гагарин В.Г. Макроэкономические аспекты обоснования энергосберегающих мероприятий при повышении теплозащиты ограждающих конструкций зданий // Строительные материалы. 2010. № 3. С. 8-16.
References
1. Samarin O.D. Thermal physics. Energy saving. Energy efficiency. Moscow: ASV. 2014. 296 р.
2. Gorshkov A.S. Energy efficiency in construction: problems of standardizing and measures to decrease energy consumption of buildings. Inzhenerno-stroitel'ny zhurnal. 2010. No. 1, рр. 9-13. (In Russian).
3. Dylewski R., Adamczyk J. Economic and ecological indicators for thermal insulating building investments. Energy and Buildings. 2012. No. 54, рр. 88-95.
2'2015 ^^^^^^^^^^^^^
4. Lapinskiene V., Paulauskaite S., Motuziene V. The analysis of the efficiency of passive energy saving measures in office buildings. Papers of the 8th International Conference "Environmental Engineering". Vilnius. 2011, pp. 769-775.
5. Samarin O.D. Problems of economics in maintenance of a building microclimate. 2nd ed., revised and suppl. Moscow: ASV. 2015. 134 p. (In Russian).
6. Gagarin V.G. Economical analysis of increase of thermal performance level of building enclosures. Stroitel'nye materialy [Construction Materials]. 2008. No. 8, pp. 41-47. (In Russian).
7. Gagarin V.G. Macroeconomic features of justification of energy saving measures during increase of thermal performance of building enclosures. Stroitel'nye materialy [Construction Materials]. 2010. No. 3, pp. 8-16. (In Russian).
Подписка
http://ejournal.rifsm.ru/
27
02854784
