Жилищное строительство в основном осуществляется крупными массивами, и планировка территорий городов осуществляется по принципу формирования в них жилых районов и микрорайонов. Важнейшими задачами такого строительства являются дальнейшее улучшение условий жизни населения, максимальная экономия средств, вкладываемых в строительство городов и эксплуатацию городского хозяйства, и улучшение архитектурно-художественного облика новой жилой застройки. Однако законодательные и организационные меры, принимаемые для практической реализации энергосберегающей политики, в ряде случаев имеют мало общего с действительным энергосбережением. При этом какой бы жаркой ни была дискуссия вокруг энергосбережения в зданиях, она до сих пор ведется в основном по вопросу принятия заранее заданных значений минимальных сопротивлений теплопередаче ограждающих конструкций здания и тех или иных значений расхода инфильтрующегося наружного воздуха, неизбежно участвующего в естественной вентиляции помещений, на чем и построен ряд нормативных документов, в первую очередь [1].Тем не менее, наибольшая эффективность реализации энергосберегающих мероприятий возможна только при комплексном подходе к энергосбережению. Сокращение потребления теплоты зданиями возможно по следующим основным направлениям: повышение теплозащиты зданий в экономически целесообразных пределах конструктивными средствами и градостроительными приемами; использование энергоэффективного остекления; применение автоматизированных систем управления микроклиматом помещений, обеспечивающих оптимальный режим расходования тепловой энергии; применение энергосберегающих технологических схем. Реализация последнего направления требует, в первую очередь, разработки систем с вторичным использованием затрачиваемой тепловой энергии (утилизации тепла удаляемого воздуха, тепла сточных вод и т.д.), а также с использованием нетрадиционных видов тепловой энергии (прямое использование тепла солнечной радиации, тепла грунта, подземных, морских и речных вод и т.д.).Следует также обязательно иметь в виду, что система отопления — лишь одна из нескольких теплопотребляющих систем здания. В жилом доме городского типа существует еще система горячего водоснабжения (ГВС) с соизмеримым годовым потреблением теплоты. Как правило, ее доля в общем энергобалансе достигает 30 % [2]. В то же время в документе [1] теплопотребление на ГВС не учитывается, а значит, отсутствует возможность и по учету энергосберегающих мероприятий для ГВС. Имеют место также затраты на пищеприготовление (газ, электроэнергия), электроосвещение, электропривод бытовой техники, электропитание информационной техники и др. К тому же электроэнергию потребляет и система отопления. Все эти виды энергии, в конечном счете, переходят в теплоту, которая может быть полезно использована для компенсации трансмиссионных и инфильтрационных теплопотерь при условии оборудования системы отопления автоматическими терморегуляторами, что позволяет сократить теплопотребление от внешнего источника. В настоящей работе рассматривается вопрос комплексного энергосбережения в жилых зданиях. Приводится сравнение вариантов реализации мероприятий по энергосбережению в соответствии с требованиями [1] и с методикой стандарта РНТО строителей [3]. Отличие заключается в том, что во втором варианте теплозащита несветопрозрачных ограждений меньше, чем в первом, т.к. документ [3] устанавливает ее уровень в экономически обоснованных пределах. Как правило, при современном соотношении стоимости теплоизоляционных материалов и работ по утеплению сопротивление теплопередаче таких ограждений в зависимости от климатических условий будет на 8–40 % ниже [4], чем по требованию [1].Наоборот, у светопрозрачных конструкций мы принимаем более высокий уровень теплозащиты — вплоть до 0,8 (м2⋅К)/Вт и даже выше. Установка автоматических терморегуляторов для учета бытовых теплопоступлений и от солнечной радиации предусматриваются в обоих вариантах, поэтому из сопоставления они исключаются. Как уже говорилось, документ [1] не предполагает учета энергопотребления на горячее водоснабжение и соответственно каких либо мероприятий в этом отношении, а здесь мы также рассматриваем мероприятия по снижению расходов воды в системе ГВС. Экономия затрат на ГВС достигается за счет применения малозатратных и быстроокупаемых мероприятий: за счет поквартирного автоматического контроля и учета потребления теплоты снижение энергопотребления достигает примерно 5 %; за счет установки смесителей с левым краном горячей воды — около 3 %; за счет кранов с регулируемым напором воды также до 3 % [4, 5]. Эти мероприятия позволят нам уменьшить эксплуатационный расход воды на ГВС. Для обоих вариантов были проведены расчеты удельного энергопотребления здания по составляющим затрат с использованием специально разработанной программы для ЭВМ на языке Fortran6.6 фирмы Compaq.Расчеты проводились в климатических условиях Москвы для 12 жилых зданий в соответствии с современными типовыми и индивидуальными проектами с учетом их конструктивных характеристик. Площади ограждающих конструкций определялись в соответствии с имеющимися планировками зданий. Воздухообмен в обоих вариантах для расчетных условий, соответствующих температуре наружного воздуха +5 °С, принимался равным 110 м3/ч для однокомнатных квартир и 140 м3/ч для всех остальных, после чего он пересчитывался на средние условия отопительного периода. Снижение теплозатрат на подогрев воздуха при организованном и неорганизованном воздухообмене во втором варианте происходит за счет уплотнения окон и дверей, рациональной схемы организации воздухообмена, использование теплоустойчивости помещения и т.д. Во втором варианте учитывалось снижение энергозатрат на ГВС за счет перечисленных выше мероприятий в размере около 10 %. При этом расход энергии на ГВС принимался согласно существующим нормативам [6].Основной задачей являлось техникоэкономическое сравнение сопоставляемых вариантов, поэтому кроме энергозатрат определялась разница расходов на осуществление энергосберегающих мероприятий по этим вариантам. Затраты вычислялись, исходя из действующих цен и тарифов на строительные материалы, изделия и энергоносители. Стоимость теплоизоляционного материала считалась равной 1150 руб/м2,а стоимость работ по утеплению — в размере 120 руб/м2. Удельная стоимость замены остекления ΔCок в расчете на удвоение сопротивления теплопередаче принималась в диапазоне от 400 до 2400 руб/м2. Тариф для определения годовых затрат на теплоту по обоим вариантам использовался в размере 620 руб/Гкал по данным ОАО «Мосэнерго» для жилых зданий на 2007 г. При этом были проведены многовариантные расчеты с переменными значениями техникоэкономических показателей. По результатам данных расчетов были вычислены значения бездисконтного срока окупаемости Ток, лет, комплекса мероприятий, использованных во втором варианте, по сравнению с первым. Корреляционная зависимость Ток от ΔCок при различных значениях коэффициента компактности kеdes [м–1] для всех рассматриваемых объектов приведена на рис. 1.Как видно из графика, между стоимостью замены остекления и бездисконтным сроком окупаемости есть прямая зависимость. Несложно заметить, что чем больше ΔCок у данной серии проектов, тем больше Ток. Таким образом, предельное значение стоимости замены остекления в расчете на удвоение сопротивления теплопередаче будет составлять от 600 до 1200 руб/м2 — при этом условии комплекс мероприятий будет оставаться малозатратным и быстроокупаемым (срок окупаемости до пяти лет).Корреляционная зависимость бездисконтного срока окупаемости от ко эффициента компактности при различных значениях стоимости замены остекления по результатам вычислений для всех исследованных зданий приведена на рис. 2.Нетрудно заметить, что чем выше коэффициент компактности (kеdes), тем больше эффект от использования принятого комплекса мероприятий, т.к. при маломеняющемся коэффициенте остекления (kо) и большой относительной площади наружных ограждений рост kеdes в основном приводит к увеличению площади наружных стен, а значит, и большей разнице в стоимости теплоизоляции. Корреляционная зависимость бездисконтного срока окупаемости от коэффициента остекления при различных значениях стоимости замены остекления по результатам расчетов для всех рассматриваемых объектов приведена на рис. 3.Из графика видно, что при увеличении коэффициента остекления возрастает срок окупаемости. Дело в том, что между коэффициентом остекления и коэффициентом компактности существует некоторая корреляция. График соответствующей зависимости приведен на рис. 4, откуда можно заметить, что с понижением kеdes значение kо у данной серии проектов в среднем увеличивается, а следовательно, падает относительная площадь наружных стен, а значит, и раз ница в затратах на утепление несветопрозрачных ограждений (см. рис. 2).В самом деле, коэффициент остекления выбирается по величине коэффициента естественной освещенности (KEO) [7], поэтому площадь остекления Ао будет примерно пропорциональна площади пола Апл. В частности, в жилых зданиях величина Ао исходя из требований естественной освещенности должна составлять не менее 1/8Апл, а, как правило, в том числе и для рассматриваемой серии проектов, она находится в пределах от 1/5 до 1/7 Апл (в среднем 1/6). Поэтому при одной и той же высоте этажа площадь остекления будет также пропорциональна и отапливаемому объему. Если теперь учесть, что по определению коэффициент компактности представляет собой отношение суммарной площади наружных ограждений здания к его отапливаемому объему, можно показать, что снижение данного отношения ведет к росту относительной площади светопроемов, т.е. к увеличению ko. Иначе говоря, коэффициент остекления должен быть примерно обратно пропорционален коэффициенту компактности, и в данном случае снижение kеdes и соответствующее уменьшение экономии на теплоизоляции с ростом ko оказывается более существенным, чем увеличение дополнительных теплопоступлений от солнечной радиации. Таким образом, мы получили связь срока окупаемости комплекса энергосберегающих мероприятий с конструктивными параметрами жилых зданий. Знание этой связи позволит более обоснованно принимать решения по энергосбережению в таких объектах.
1. СНиП 2302–2003 «Тепловая защита зданий». — М.: ГУП ЦПП, 2003. 2. Байдаков С.Л., Гашо Е.Г., Анохин С.М. ЖКХ России. Источник: www.rosteplo.ru. 3. СТО 17532043001–2005. Нормы теплотехнического проектирования ограждающих конструкций и оценки энергоэффективности зданий. Стандарт общественной организации — РНТО строителей. М.: ГУП ЦПП, 2006. 4. Самарин О.Д. Теплофизические и технико-экономические основы теплотехнической безопасности и энергосбережения в здании. — М.: МГСУ — Тисопринт, 2007. 5. Подолян Л.А. Опыт эксплуатации экспериментального энергоэффективного жилого дома в микрорайоне Никулино2 // Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века. №5/2004. 6. СНиП 2.04.01–85* «Внутренний водопровод и канализация зданий». 7. СНиП 2305–95 «Естественное и искусственное освещение». — М.: ГУП ЦПП, 1996.
