Основным в этой проблеме является энергоресурсосбережение, которое определяется тем, что большая часть территории России в современных границах относится к Северной строительно-климатической зоне, охватывающей первый климатический район, который характеризуется суровой и длительной зимой, обуславливающей максимальную теплозащиту зданий и сооружений от продувания сильными ветрами и повышенной относительной влажности воздуха особенно в приморских районах, большой продолжительностью отопительного периода, низкими значениями средней температуры воздуха наиболее холодных пятидневок при обеспеченности 0,92 и 0,98 и за отопительный период при средней суточной температуре наружного воздуха ≤ 8 °C (табл. 1 по данным [1]). Кроме того, плотность населения в России почти в 20 раз меньше, чем в европейских странах. И не случайно на теплоснабжение в России расходуется до 40 % всех топливно-энергетических ресурсов. К тому же, в тепловых сетях теряется до 30 % и более тепловой энергии от подаваемой из котельной или ТЭЦ (при нормативных потерях до 5 %) к теплопотребителям различного назначения. Вопросу рационального использования и экономии топливно-энергетических ресурсов уделялось пристальное внимание еще в доперестроечное время [2]. Это объяснялось тем, что во второй половине ХХ века в СССР началось интенсивное освоение новых нефтяных и газовых месторождений, а также месторождений угля, расположенных в отдаленных труднодоступных районах азиатской части с суровыми природными условиями, что привело к росту затрат на добычу и транспорт нефти и природного газа. Тогда как в европейской части СССР проживало почти четыре пятых населения и производилось около 80 % продукции. Расчеты, проведенные в СССР, показывали, что мероприятия по экономии энергии у потребителей по капиталовложениям обходятся в два раза меньше затрат на прирост ее производства и преобразования. Кстати, по мнению советских специалистов форсирование добычи и рационального использования угля считалось разумным путем, позволяющим обеспечить стабильный, устойчивый топливно-энергетический баланс страны. Например, намечались два основных направления использования углей Экибастузского и Канско-Ачинского бассейнов. На основе положительной эксплуатации опытно-промышленной установки по комплексной энерготехнологической переработке угля из одной тонны канско-ачинского угля предполагалось получить 300–350 кг полукокса, около 130–150 кг жидкого и 130–150 кг газообразного топлива. Намечалась также выработка электрической энергии на электростанциях, в районе месторождения угля с последующей передачей ее в европейскую часть по сверхдальним линиям электропередачи высокого напряжения. Сейчас, когда систематически растет стоимость тепловой энергии, горячей и холодной воды, электроэнергии, когда государство собирается переложить ответственность за состояние жилищно-коммунального хозяйства на местные органы управления, проблема экономии, оплаты за фактически потребляемую тепловую энергию, воду выходит на первое место, особенно для жителей, имеющих зарплату или пенсию ниже прожиточного минимума. Естественно, мероприятия по энергосбережению должны определяться, начиная от теплопотребителя различного назначения до источника теплоснабжения включительно. При проектировании нового, реконструкции и эксплуатации существующего объекта, с целью обеспечения необходимого потребления теплоты на отопление, вентиляцию, кондиционирование воздуха, горячее водоснабжение и технологические нужды, необходимо добиваться оптимальных инженерных решений. Здесь имеются в виду следующие мероприятия. 1. Создание здания, имеющего оптимальные градостроительные, объемно-планировочные решения с учетом его функционального назначения, инженерно — гидрогеологических условий и отведенной для застройки территории. 2. Создание зданий с разумной, в каждом случае обоснованной площадью остекления, обеспечивающей требуемый уровень коэффициента естественной освещенности. 3. Разработка и внедрение эффективных долговечных строительных материалов, конструкций наружных ограждений, обеспечивающих оптимальный уровень теплозащиты здания в целом. 4. Расположение здания на плане с учетом розы ветров, рельефа местности и перспективной застройки территории. 5. Внедрение совершенной технологии, если здание производственного назначения, позволяющей с меньшими затратами обеспечить требуемые параметры воздуха в рабочей зоне с помощью систем вентиляции и кондиционирования воздуха. 6. Выбор рациональных систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха с использованием теплоты удаляемого из помещений воздуха, холодного и горячего водоснабжения с использованием теплоты систем водоотведения, освещения и электроснабжения. 7. Разработка обоснованного уровня автоматизации, управления технологическими процессами, системами обеспечения требуемого микроклимата, освещения. 8. Проведение экспертизы зданий в части соответствия их теплотехнических показателей нормативным требованиям по энергоресурсосбережению. 9. Установка приборов учета горячей и холодной воды и тепловой энергии не только на вводе в здание, но и в квартире, а также в арендуемых помещениях, относящихся к одной организации. 10. Добиваться снижения потерь тепловой энергии, воды в наружных сетях. Все усилия по энергосбережению в рамках одного или двух-трех из перечисленных мероприятий могут быть сведены к нулю, если не принимаются во внимание другие мероприятия. Возьмем, например, элитные одно и многоквартирные жилые дома, доля строительства которых значительна. Многие из них имеют повышенную площадь остекления, достигающую 50 % и более площади наружных стен. В этом случае мало пользы от строительства наружных стен, скажем, с сопротивлением теплопередаче в соответствии с последними требованиями норм теплотехнического проектирования ограждающих конструкций, т.к. большую часть тепловых потерь составляют заполнения световых проемов. Несмотря на требования по энергосбережению [3, 4] продолжается проектирование и строительство одноквартирных и многоквартирных жилых домов и общественных зданий с повышенным коэффициентом остекленности фасада и, как следствие, с пониженным уровнем теплозащиты. В СНиП 2302–2003 [4], например, указывается на ограничение коэффициента остекленности фасада, выражающего отношение площадей светопроемов к суммарной площади наружных ограждающих конструкций фасада здания, включая светопроемы. Так в жилых зданиях коэффициент остекленности фасада должен быть не более 18 % (для общественных — не более 25 %), если приведенное сопротивление теплопередаче окон (кроме мансардных) меньше: 0,51 (м2⋅°С)/Вт при градусо-сутках 3500 и ниже; 0,56 (м2⋅°С)/Вт при градусо-сутках выше 3500 до 5200; 0,65 (м2⋅°С)/Вт при градусо-сутках выше 5200 до 7000 и 0,81 (м2⋅°С)/Вт при градусо-сутках выше 7000. Площадь светопроемов зенитных фонарей не должна превышать 15 % площади пола освещаемых помещений, мансардных окон — 10 %.Зачастую планировка домов, коттеджей не оптимальная, имеет «оригинальную» форму. Порою здания узкие, сложные в плане и разрезе, по вертикали, имеют выступы и углубления. Часто встречается нерациональное размещение помещений общего пользования. Окна во многих зданиях на всю высоту помещения, т.е. от пола, что делает систему отопления более сложной и дорогой. Большинство домов можно считать энергонеэффективными, имеющими низкий коэффициент компактности и повышенный коэффициент остекления. Понятно, что сопротивление теплопередаче свето-прозрачных ограждений в пять-шесть раз меньше сопротивления теплопередаче наружных стен. Через окна поступает в помещение до 300–500 Вт/м2 тепла солнечной энергии в теплый период года. Все это в целом приводит к удорожанию наружных ограждений и системы обеспечения микроклимата в помещении. В зданиях с повышенным остеклением практически невозможно добиться величины удельного расхода тепловой энергии на отопление здания за отопительный период (на 1 м2 отапливаемой площади пола квартир или полезной площади помещений, или на 1 м3 отапливаемого объема) меньше нормируемого значения, приведенного в табл. 8 и 9 [9]. И несмотря на это продолжается проектирование и строительство гражданских зданий с повышенным (а порою со сплошным) остеклением. Следует отметить, что прошло более 15 лет после введения в действие изменений №3 и 4 в СНиП 113–79* [3] и позднее СНиП 2302–2003 [4], предусматривающих увеличение приведенного сопротивления теплопередаче, например, наружных стен в среднем в три раза (табл. 2).Однако до последнего времени проходила серьезная дискуссия на конференциях, совещаниях и, в частности, на страницах газет и журналов о целесообразности повышения уровня теплозащиты здания. Ряд ученых и специалистов [5] считали необоснованным рекомендуемое СНиП увеличение сопротивления теплопередаче, сравнивали требование увеличения уровня теплозащиты с известными неудачными реформами в сельском хозяйстве и с антиалкогольной компанией [6].Другие считали, что требование СНиП ведет «…к удушению отечественной промышленности стройиндустрии и стройматериалов…» [7], что «…чрезмерное утепление ограждающих конструкций приводит к постоянному и невосполнимому перерасходу топливно-энергетических ресурсов страны и одновременному подрыву капитальности зданий…» [8] в связи с применением недолговечных эффективных теплоизоляционных материалов наряду с долговечным конструктивным материалом (кирпич, бетон на природных плотных и пористых заполнителях). При технико-экономическом сравнении вариантов берут за основу только изменения стоимости тепловой энергии и теплоизоляционных материалов, отнесенной к 1 м2 площади ограждения. При выявлении оптимального варианта рекомендуют учитывать срок выплаты банковского кредита на строительство рассматриваемого объекта (естественно, с учетом фиксированной годовой процентной ставки за кредит).Кстати, при этом следовало бы учитывать инфляцию. Какая тут, собственно, связь между сроком кредита и сроком эксплуатации наружного ограждения и системы отопления здания от начала их эксплуатации до первого капитального ремонта. В действительности же имеется достаточно много зданий, находящихся в эксплуатации 200 лет и более. Известно, что чем капитальнее здание, тем меньше амортизационные отчисления. На наш взгляд, при определении оптимального сопротивления наружного ограждения здания следует дополнительно учитывать изменение стоимости конструктивного слоя, системы отопления, тепловых, газовых или электрических сетей, источника теплоснабжения и топлива (в зависимости от системы теплоснабжении), экологический фактор, а также фундаментов здания. Кроме того, следует брать за основу не конкретные сроки банковского кредита (если им пользуется застройщик), а срок эксплуатации, например, системы отопления, равный не менее 25 лет (это продолжительность эксплуатации основных элементов системы отопления до капитального ремонта — радиаторов, конвекторов, труб, котлов [9]).В европейских странах (Германии, Дании [10, 11], Швеции, Финляндии) намного раньше пришли к необходимости увеличение уровня теплозащиты зданий, хотя климат в этих странах значительно мягче, чем в России. Надо заметить, что сама затянувшаяся дискуссия несет в себе определенный негатив. Она, не настраивает специалистов по строительным материалам и конструкциям на разработку, внедрение и выпуск новых эффективных, долговечных теплоизоляционных материалов и самих конструкций с учетом отечественного и зарубежного опыта. По данным [12] за рубежом давно освоено, например, производство поробетона плотностью не более 400–500 кг/м3, что позволит наружные стены делать однослойными в российских условиях. Если, скажем, для обеспечения приведенного сопротивления теплопередаче, равного 1 (м2⋅°C)/Вт, наружной стены из керамического пустотного кирпича плотностью 1400 кг/м3 достаточна ее толщина в 2,5 кирпича, то для обеспечения сопротивления теплопередаче, равного 3 (м2⋅°C)/Вт, обязательно применение эффективных теплоизоляционных материалов. Во втором случае толщина слоя кирпичной кладки, исходя из прочностных соображений, может быть не более чем в полтора кирпича. Надо отметить и то, что созданию энергоэффективных зданий (в первую очередь жилых) способствует наличие эффективного экономического и правого механизма, который бы стимулировал энергоресурсосбережение как потребителей, так и производителей тепловой энергии. В связи с этим необходимо установление удельных тепловых характеристик не только на отопление, но на вентиляцию и кондиционирование воздуха зданий в зависимости от их назначения, объема. В условиях непрерывного повышения стоимости коммунальных услуг должно быть прозрачным расходование денежных средств, поступающих преимущественно от населения и из бюджета. При наличии централизованного источника теплоснабжения следует уделять особенное внимание выбору системы теплоснабжения самого объекта в результате технико-экономического расчета (теплоснабжение от центрального источника или автономного). Если к существующему источнику теплоснабжения можно подключить новые теплопотребители без дополнительных капиталовложений (или при незначительных капиталовложениях, связанных с перевооружением, заменой устаревшего оборудования), то представляется целесообразным централизованное теплоснабжение. В этом случае, в связи с увеличением годового теплопотребления при сложившейся системе теплоснабжения в принципе должна уменьшаться себестоимость отпускаемой тепловой энергии и горячей воды, что является положительным фактором для массового потребителя тепловой энергии. За последние 10–15 лет произошли существенные изменения в стране, в т.ч. теплоэнергетике. Так, до 1990 г. основной организацией, сооружающей и эксплуатирующей теплофикационные установки в СССР, было Министерство энергетики и электрификации СССР. Правопреемником Минэнерго СССР стало Российское акционерное общество «Единая энергетическая система России» (РАО «ЕЭС России»). Как свидетельствуют материалы обследования Госгортехнадзором РФ объектов РАО «ЕЭС России», проведенного в 2000 г., не выполняются программы: ❏ по техническому перевооружению и реконструкции многих ТЭЦ, ГРЭС; ❏ по ремонту и модернизации оборудования и сооружений теплоэнергетического комплекса на ряде ТЭЦ, ГРЭС; ❏ по обеспечению требуемого режима котлов в котельных в ряде регионов; ❏ по обеспечению кадрами производственных объектов; ❏ по обеспечению водного режима, ❏ по своевременному обеспечению котельных топливом, предусмотренным проектом; ❏ по своевременному ремонту, замене тепловых сетей. По данным Госгортехнадзора РФ особую озабоченность вызывает рост числа оборудования, отработавшего расчетный ресурс эксплуатации и работающего на пониженных параметрах. Более 75 % энергоблоков и 85 % котлов ТЭС, ТЭЦ и котельных, находящихся в системе РАО « ЕЭС России», исчерпали расчетный ресурс эксплуатации. Это можно расценивать как результат неправильной технической политики и нерационального использования финансовых средств. На 2000 г., по данным авторов Концепции [13], доля крупных теплофикационных систем на базе ТЭЦ общего пользования в суммарной тепловой мощности всех источников тепла составляет около 70 % (вырабатывается около 1,5 млн Гкал/год). Около 600 млн Гкал/год тепла производят около 68 тыс. коммунальных котельных. Нельзя не отметить и тот факт, что многие отечественные производственные теплопотребители или не работают, или работают не на полную мощность. Во многих случаях производственные здания переоборудуются под офисы, банки, торговые центры и т.д. В этом случае тепловые мощности ряда существующих котельных не востребованы, а затраты по поддержанию в рабочем состоянии системы теплоснабжения в большей степени перекладываются на плечи потребителей жилищно-коммунального характера (жилые дома, общественные здания). Перечисленные выше недостатки в теплоэнергетике, а также веерные отключения электропотребителей в условиях безнаказанности, безответственности, несвоевременная поставка топлива, а не сильные морозы являются основной причиной выхода из строя систем теплоснабжения, водоснабжения, отопления жилых, общественных и производственных зданий и сооружений, резкого ухудшения технико-экономических показателей работы системы централизованного теплоснабжения. Несомненно, в больших и малых городах и поселках городского типа, с точки зрения интересов массового теплопотребителя, а не владельцев конкретно рассматриваемого объекта, будущее за централизованным теплоснабжением на основе сжигания в последующем преимущественно твердого топлива, использования атомной и других источников возобновляемой энергии. Конечно, даже в российских условиях оплату за фактически потребляемую тепловую энергию можно значительно сократить и при сложившейся схеме теплоснабжения, если вести учет тепловой энергии не только у каждого теплопотребителя и на выходе из котельной или ТЭЦ (программа минимум), но и анализировать и своевременно устранять причины большой сверхнормативной разницы количества тепловой энергии, отпускаемой источником и доходящей до потребителей. Но в реализации этой программы пока не заинтересованы теплоснабжающие организации. Им проще брать деньги за тепловую энергию не фактически потребляемую, а в соответствие с расчетными проектными данными объекта. К сожалению, сейчас практически никто не несет ответственность за плохую работу системы централизованного теплоснабжения, если иметь в виду к тому же возможное отключение электро и водоснабжения в холодный период года. Следует отметить и то, что в тепловых сетях в действительности значительны тепловые потери в связи с плохим состоянием тепловой изоляции тепловых сетей как в наземном, так и в подземном исполнении. В последнем случае основной причиной является наличие воды в каналах и колодцах теплосетей. Значительно сократить тепловые потери, затраты на строительство и обслуживание тепловых сетей позволит бесканальная прокладка труб в известной пенополиуретановой (ППУ) изоляции с полиэтиленовой оболочкой и с системой оперативного дистанционного контроля (ОДК), встроенной в конструкцию теплопроводов, или в пенополимерминеральной (ППМ) теплогидроизоляции производства НПП «Пенополимер» (г. Коломна Московской области) [14, 15]. ППМ-теплогидроизоляция может применяться при наземной и подземной (канальной, а также и бесканальной) прокладке теплосети. Разработка и внедрение эффективного и правового механизма [16] сможет стимулировать энергосбережение как производителей и потребителей тепловой энергии, так и теплопередающих организаций. При любом варианте теплоснабжения необходимо его систематическое комплексное обследование и своевременное внедрение энергосберегающих мероприятий, достижений науки и техники [17] на всем пути от источника до потребителей тепловой энергии и горячей воды включительно, что позволит значительно сократить стоимость тепловой энергии. Согласно приказу Минрегионразвития РФ №262 «О требованиях энергетической эффективности зданий, строений и сооружений» [18] необходимо повысить уровень эффективности для вновь строящихся, реконструируемых и капитально ремонтируемых зданий с 2016 г. на 30 %, а с 2020 г. — на 40 %. Для этого следует добиваться: 1. Обеспечения подачи, распределение количества тепловой энергии и горячей воды с учетом фактического тепло и водопотребления, т.е. проведение наладочных работ в тепловой сети. 2. Автоматизированного регулирования отпуска и учета расходуемой тепловой энергии и горячей воды в основном источнике, ЦТП и ИТП с учетом тепловыделений в последнем случае. 3. Плановой замены устаревшего оборудования и поврежденных участков наружных сетей. 4. Периодической очистки котлов, теплообменных аппаратов в ЦТП и ИТП. 5. Периодической промывки системы отопления и горячего водоснабжения. 6. Повышенной тепловой изоляцией тепловых сетей в связи с резким увеличением стоимости тепловой энергии. 7. Снижения тепловых потерь за счет утепления наружных ограждений, уплотнения и уменьшения площади поверхности заполнений световых проемов, фонарей. 8. Составления и реализации планов мероприятий по внедрению энерго- и ресурсосберегающих технологий с учетом их эффективности, целесообразности по времени и материальным, и трудовым затратам. 1. СНиП 2301–99*. Строительная климатология. 2. Бесчинский А.А., Вольфберг Д.Б., Доброхотов В.И. и др. Современные проблемы энергетики: Сб. статей. / М.: Энергоатомиздат, 1984. 3. СНиП 113–79*. Строительная теплотехника. 4. СНиП 2302–2003. Тепловая защита зданий. 5. Лобов О.И. и др. В защиту отечественного строительства и промышленности строительных материалов // Строительный эксперт, №10(101)/2001. 6. Иванов Г.С. Взгляд на строительную теплотехнику // Строительный эксперт, №20(111)/2001. 7. Гагарин В.Г. О необоснованности повышенных требований к теплозащите наружных стен зданий (Изм. №3 СНиП 113–79) / Сб. докл. НИИСФ, 1998. 8. Прохоров В.И. Облик энергосбережения // Строительный эксперт, №16(131)/2002. 9. ВСН 58–88(р). Положение об организации и проведении реконструкции, ремонта и технического обслуживания зданий объектов коммунального и социально-культурного назначения. — М., 1988. 10. Повышение эффективности использования энергии в жилищном секторе Дании / Российско-датский институт энергоэффективности. 11. Датчане выбрали централизованное отопление и оказались в выигрыше // Строительный эксперт, №12(199)/2005. 12. Захаров Г.П., Стрельбицкий В.П. Поробетон в решении проблем ресурсо и энергосбережения // Строительные материалы, оборудование, технологии ХХI в., №10/2003. 13. Кара-Мурза С.Г., Телегин С.Г. Царьхолод, или Почему вымерзает Россия. — М.: Алгоритм, 2003. 14. СНиП 4102–2003. Тепловые сети. 15. Типовые решения прокладки трубопроводов тепловых сетей в пенополимер-минеральной (ППМ) изоляции АТР 313.ТС014.000 / ОАО «Объединение ВНИПИэнергопром» РАО «ЕЭС России», М., 2005. 16. Федеральный закон от 23.11.2009 №261ФЗ «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации». 17. Фаликов В.С. Энергосбережение в системах тепловодоснабжения зданий: Монография. — М.: ГУП «ВИМИ», 2001. 18. Энергосбережение, №6/2010.