Цихан Т.В. Концепция энергоэффективности жи

Главная > Потенциал энергии

Концепция энергоэффективности жи. «Теория и практика управления», №4, 2003 г.

Цихан Т.В.

Проблема глобального изменения климата вызвала необходимость пересмотреть принципы энергетической политики развитых стран с целью снижения выделений парниковых газов. Так в США в 1999 года была утверждена новая энергетическая программа, направленная на сокращение выброса углекислого газа в атмосферу за счет экономии энергии на государственных предприятиях.

Топить можно и ассигнациями.
Д.И. Менделеев

В 2000 году в ЕС было принято решение о долгосрочной Программе содействия энергетической эффективности (SAVE) с 1998 по 2002 годы [2]. Этим решением ЕС подтвердил, что энергоэффективность играет главную роль в снижении отрицательного воздействия энергии на окружающую среду. Эта программа должна быть открыта для участия в ней центрально- и восточноевропейских стран. Инициатором разработки директивы SAVE была Германия. К этому времени она уже имела успешный опыт по снижению энергопотребления в зданиях на 25%.

Снижение выделения партиковых газов было определено главной целью энергетической политики и стран – членов ЕС. Своим решением Европейский Совет принял в 1993 году Директиву SAVE 93/76 об ограничении выделений двуокиси углерода, происходящих в результате интенсивного потребления энергии [1]. Этой директивой Совет постановил, что страны, входящие в ЕС, принимают на себя обязательство по снижению уровня удельного потребления энергии, сохранению окружающей среды и более эффективному использованию энергетических ресурсов. Эти требования касаются не только промышленных предприятий, но и жилищно-коммунальной сферы. Вклад зданий в глобальное потепление по приблизительной оценке составляет примерно 40% от всей антропогенной нагрузки («тепличные газы») на окружающую среду. Жилищно-коммунальное хозяйство в разных странах, потребляет от 25% до 40% энергоресурсов.

Под энергетической эффективностью здания понимают общую энергоэффективность, выраженную одним или несколькими численными показателями, учитывающими:

Особый интерес представляет Директива ЕС 2002/91/ЕС от 16 декабря 2002 г. по энергетической эффективности зданий, положения которой должны быть имплементированы государствами-членами до 4 января 2006 г. [3]. Целью Директивы является улучшение энергетических параметров жилых зданий, потребляющих около 40% производимой энергии (с учетом местных климатических и внутренних условий, а также с учетом эффективного использования финансовых средств).

– соответствующую теплоизоляцию здания,

– климатические параметры,

Этим документом установлено, что государства, входящие в ЕС, должны применять методологию расчета энергетической эффективности на национальном или региональных уровнях, включающую оценку таких параметров:

– технические характеристики и оборудование, внутренние тепловыделения и микроклимат, влияющие на потребность в энергии.

– воздухообмен,

– теплотехнические характеристики здания,

– установки вентиляции и кондиционирования,

– отопительные установки и горячее водоснабжение и их теплоизоляционные характеристики,

– ориентацию здания,

– установки искусственного освещения в нежилых зданиях,

– естественное освещение,

– пассивные системы использования солнечной радиации и солнцезащиту,

– и системы, основанные на возобновляемых источниках энергии.

– централизованные и децентрализованные системы теплоснабжения

Новым стандартам должны соответствовать все новые строения, а также старые здания общей площадью свыше 1 000 квадратных метров после первого же крупного ремонта. Каждому зданию будет выдаваться сертификат соответствия, действительный 10 лет. Предусматривается регулярное инспектирование бойлерных и систем кондиционирования зданий и дополнительные оценки систем отопления, действующих более 15 лет.

Таким образом, эта директива установливает основной набор требований к энергетическим характеристикам зданий. Европейская комиссия надеется, что за счет выполнения этих требований удастся сократить расходы энергии на 22% .

Энергоэффективные здания уже существуют и продолжают строиться. Например, в 1997 году построены высотное энергоэффективное здание «Commerzbank» во Франкфурте-на-Майне, демонстрационное энергоэффективное здание в Манчестере (США), здание «EKONO – house» в Отаниеме (Финляндия), район VIKKI, Хельсинки (Финляндия) [4].

Следует отметить, что за последние полтора-два десятилетия различным странам удалось не только задержать, но и существенно снизить рост энергопотребления в жилищном секторе. Например, Швеция за десятилетие (1978–1988 годы) снизила энергопотребление в жилых зданиях на 28 ТВт•ч (50 ТВт•ч в 1978 г.), Дания уже к 1985 году потребляла на 28% меньше тепловой энергии на эти цели по сравнению с 1972 годом, что с учетом увеличения жилой площади за этот период фактически привело к энергосбережению на 47% в расчете на 1 м2 жилья.

Пример строительства нового энергоэффективного здания в США

Чтобы представить подробнее, что представляют собой энергоэффективность здания на практике, рассмотрим пример строительства нового высотного энергоэффективного жилого дома в США [5].

По замыслу проектировщиков, этот дом должен не просто создавать комфортные условия для проживания людей, но и улучшить их среду обитания. Создатели здания называют его первой жилой постройкой, спроектированной в соответствии с принципами «sustainable design» (проектирование жизнеудерживающего здания).

Это здание «Twenty River Terrace» расположено в Нью-Йорке, в юго-западной части Манхэттена на берегу реки Гудзон, и представляет собой жилой дом высотой 27 этажей. В нем размещены 282 квартиры разного типа: от небольших однокомнатных до апартаментов с тремя ванными комнатами. Помимо жилых помещений предусмотрена подземная парковка, рядом со зданием декоративный сад и детская площадка.

На плоской крыше здания расположены сады. Они играют важную роль в создании микроклимата помещений и улучшении климатических условий местности. Летом сады выполняют солнцезащитные функции, а зимой повышают теплозащитные свойства покрытия. Такая «зеленая крыша» позволяет уменьшить эффект «теплового купола». Кроме того, сады позволяют собрать дождевую воду для дальнейшего использования.

Вот основные мероприятия, за счет которых достигнута высокая энергетическая эффективность и экологичность здания при одновременном повышении качества микроклимата.

Проектировщики поставили задачу добиться качества воздуха в помещениях, превышающее качество наружного воздуха. Для этого используется центральная система кондиционирования, которая очищает наружный воздух и, в зависимости от времени года, увлажняет или осушает его. При этом не исключается и естественная перекрестная вентиляция через открываемые окна. Для уменьшения загрязнения воздуха в конструкциях применялись материалы с низким выделением вредных веществ.

За счет применения фотоэлектрических панелей (солнечных батарей) удается покрыть до 5 % пикового расхода электрической энергии.

На крыше здания установлены абсорбционные нагреватели (чиллеры), работающие на природном газе. Такие установки позволяют значительно снизить расход электрической энергии за счет использования относительно дешевого природного газа. Еще одним преимуществом подобного решения является его экологичность, поскольку в таких установках не применяются озоноразрушающие компоненты.

Подземная парковка оборудована датчиками, при помощи которых измеряется концентрация моноксида углерода (угарного газа). В зависимости от этого показателя увеличивается или уменьшается уровень воздухообмена в помещении парковки.

В системе кондиционирования установлен теплообменник, позволяющий использовать тепло воздуха для подогрева воды в системе горячего водоснабжения.

Система отопления здания – воздушная. В каждой квартире установлены вертикальные фэнкойлы, в которых происходит подогрев или охлаждение воздуха посредством горячей или охлажденной воды. Температура воздуха в помещениях поддерживается автоматически, в зависимости от показаний термостатов, регулируемых жильцами. Насосы и вентиляционные агрегаты оснащены приводами с регулируемой скоростью вращения.

Наружные ограждающие конструкции здания «Twenty River Terrace» выполнены из кирпично-бетонных блоков и отличаются малой воздухопроницаемостью и высокими теплозащитными свойствами, что позволяет повысить теплоустойчивость здания и снизить нагрузку на систему климатизации.

Широко используется естественное освещение. В здании установлены окна, снижающие теплопоступления с солнечной радиацией, но хорошо пропускающие дневной свет. Искусственное освещение в холлах регулируется в зависимости от показаний датчиков, измеряющих уровень естественной освещенности. В местах общего пользования, например, в коридорах и на лестничных клетках, искусственное освещение включается только при наличии людей в этих помещениях, что также фиксируется датчиками. В здании установлены осветительные приборы с пониженным энергопотреблением. В каждой квартире у входной двери есть главный выключатель, посредством которого можно одновременно отключить все осветительные приборы в данной квартире.

В подвале здания также установлен резервуар емкостью 38 м3, в который собирается дождевая вода с крыш здания. Эта вода затем используется для орошения садов на крыше здания и прилегающей озелененной территории. По оценке проектировщиков, в год система позволит собирать примерно 644 м3 дождевой воды.

Концепция здания «Twenty River Terrace» предусматривает эффективное использование воды, а также возможность ее очистки и повторного применения для непитьевых целей. Одной из целей проекта было уменьшение использования воды из городского водопровода. Для этого в подвале здания была установлена система очистки сточных вод, которая позволяет уменьшить потребление чистой питьевой воды на 30%. Очищенные сточные воды используются для смыва в туалетах квартир, а также для охлаждения воздуха в градирне.

И, наконец, для управления инженерным оборудованием здания используется система автоматического управления.

Кроме этого, в каждой квартире предусмотрена установка бытовой техники (кухонной плиты, холодильника, посудомоечной и стиральной машин) с пониженными энерго- и водопотреблением.

Теперь о том, сколько же стоит такое строительство.Финансирование проекта осуществлялось традиционным способом – через долгосрочное кредитование. Основные стоимостные показатели проекта следующие:

Однако, по мнению проектировщиков, экономия энергии во многом определяется не только архитектурными и инженерными решения, а теми мероприятиями, которые выполняются в ходе эксплуатации здания. Например, правильная настройка и регулирование инженерного оборудования, информирование жителей об особенностях работы оборудования, мониторинг энергопотребления, своевременное обслуживание, ремонт и плановая замена оборудования.

- Удельная стоимость строительных конструкций, оборудования и т. д. – $2 670/м2;

- Общая стоимость проекта (исключая стоимость земельного участка) – $114 489 750.

Понятно, что некоторые энергоэффективные мероприятия потребовали особенно высоких капиталовложений (например, себестоимость системы очистки сточных вод составляет примерно $1 000 00 . Однако часть этих мероприятий должна окупиться в течение нескольких лет. Например, солнечные батареи стоимостью $375 000 окупятся, как ожидается, в течение 4-х лет, остекление с высокими тепло- и солнцезащитными характеристиками стоимостью $55 000 – за 7 лет, энергоэффективное искусственное освещение стоимостью $125 000 – за 4 года.

- Удельные затраты на заработную плату проектировщиков, строителей и административного персонала – $370/м2.

Пример санации существующего здания в восточной Германии

В целом же в результате использования энергоэффективных мероприятий ожидается снижение энергопотребления здания на 35% относительно требований штата Нью-Йорк, за счет использования дешевого природного газа затраты на электрическую энергию должны снизиться на 51%.

В качестве примера рассмотрим опыт реконструкции старых застроек в Восточной Германии. Этот опыт для нас представляет особый интерес, поскольку массовое жилищное строительство и у нас и у них выполнялись в свое время по схожим типовым проектам.

Мы рассмотрели, так сказать «элитный» вариант энергоэффективного жилого дома. Однако встает вопрос, что же делать с уже существующими и далеко не энергоэффективными домами? Можно ли улучшить их энергетические характеристики, как того требует Директива ЕС? Опыт европейских стан показывает, что санация таких зданий позволяет существенно повысить их энергетическую эффективность. Понятие «санация» широко используется в Европе и означает комплекс мероприятий по реконструкции и капитальному ремонту, осуществляемый с целью получения в первую очередь энергосберегающего эффекта.

Вот типичный пример санации 11-этажного панельного дома, построенного в 1975 году. Аналогичные панельные здания типовых серий возводились и в СССР в 70-е годы ХХ века [6].

Условия, благоприятные для деятельности жилищных предприятий были созданы в Восточной Германии лишь к 1991 году, когда появились первые банки содействия развитию ЖКХ. С помощью этих банков и благодаря соответствующим поручительствам на случай возникновения убытков (не было возможности имущественного обеспечения ссуды) жилищные предприятия начали проводить реконструкцию квартир, где продолжали жить квартиросъемщики. Это было новшеством в жилищной сфере. Сегодня проведение мероприятий по санации зданий в новых федеральных землях стало привычным делом.

На этапе технической подготовки было проведено исследование устойчивости здания. Например, было установлено, что бетон находится в хорошем состоянии, поэтому достаточно выполнить точечную санацию бетона в местах повреждения. Тепло же в значительной степени теряется через поврежденные участки теплоизоляционного слоя и плохо утепленные межпанельные швы.

Процесс реконструкции можно условно разделить на несколько этапов – это техническая, экономическая и организационная подготовка и непосредственное выполнение строительных работ.

Первый этап - замена технического оборудования:

В результате были определены работы для двух больших этапов санации здания.

- обновление всей отопительной системы;

- обновление лифтов;

- обновление всех санитарно-технических объектов в квартирах (ванная, унитаз, раковина и вся арматура);

- обновление всей системы горячего и холодного водоснабжения и водоотведения;

- обновление вентиляционной системы ванной комнаты и кухни;

- обновление всего электрооборудования за исключением осветительных линий в квартирах;

Второй этап - замена строительной оболочки :

- установка счетчиков холодной и горячей воды, а также распределителей тепла для обеспечения учета и расчета энергозатрат в зависимости от потребления.

- санация фасада;

- санация крыши;

- теплоизоляция потолка подвала;

- санация лоджий;

После того как проектирование было закончено, были составлены списки необходимых работ и выбраны на конкурсной основе предприятия-исполнители работ.

- переоснащение подъездов.

Общая стоимость проекта санации соответствовала затратам в размере 77 тыс. немецких марок на каждую квартиру.

Чтобы получить необходимые кредиты (на сумму 47,5 млн. немецких марок), готовые проекты и предложения стоимости были представлены банкам и отделам по предоставлению финансовой помощи для развития при Сенате Берлина.

– Разъяснения о запланированной реорганизации, временных интервалах, с указанием начала и окончания строительных работ, а также подробные разъяснения об ожидаемом увеличении квартплаты.

Основной задачей следующего этапа было подробное информирование жителей дома о предстоящих работах:

– Подготовка и раздача жильцам «информационных листков», с указанием подробной информации по отдельным строительным этапам, по временному графику, по ожидаемым ограничениям и неудобствам, с указанием всех контактных телефонов.

– Проведение собраний квартиросъемщиков в группах по 30-40 человек для более детального объяснения запланированных строительных работ.

Все строительные работы проводились без выселения жильцов. В такой ситуации особенно важна согласованность действий и точное соблюдение указанных сроков. Для этого необходим постоянных и всесторонний контроль за выполнением работ.

– Подготовка специального офиса на строительной площадке для постоянного контакта жителей со всеми руководящими специалистами предприятий, принимающими участие в строительных работах.

Регулярные приемки работ обеспечивали постоянный контроль за соблюдением необходимых параметров качества.

Еженедельные отчеты обеспечивали постоянный контроль со стороны правления кооператива за соблюдением сроков строительства.

В результате удалось соблюсти заданные сроки на всех этапах строительства.

Кроме того, сами жильцы постоянно использовали часы приема в офисе, чтобы урегулировать свои проблемы непосредственно с руководителями строительства.

Санация фасадов, крыш, подъездов и балконов выполнялась двумя большими этапами (исключая зимние месяцы), поэтому эти этапы заняли 8 месяцев.

Реконструкция в квартирах технического оборудования, санитарной техники, отопления, вентиляции, электрооборудования продолжалась на одном стояке (друг над другом расположены 11 квартир) в течение одной недели.

Литература.

В результате проведенной санации удалось не только улучшить комфортность проживания но и значительно повысить энергоэффективность здания. Потребление тепла сократилось на 50%. Этому способствовали мероприятия по теплоизоляции, новые отопительные установки, остекленные балконы и, конечно же, новые окна.

Decision No 647/2000/EC of the European Parliament of the Council of 28 February 2000 adopting a multiannual programme for the promotion of energy efficiency (SAVE) (1998 to 200 , Official Journal L 079, 30/03/2000 P.000 (Решение о принятии долгосрочной программы содействия энергетической эффективности (SAVE) с 1998 по 2002 годы).

Council Directive 93/76 EEC of 13 September 1993 to limit carbon dioxide emission by improving energy efficiency (SAVE), Official Journal L237, 22/09/199 (Директива ЕС 93/76 об ограничении выделений двуокиси углерода улучшением энергоэффективности).

В.А.Ильичев, “Россия и мир: экономия ресурсов в строительстве”,- ж. “Архитектура и строительство москвы”, 2003, №2-3.

Directive of the European Parliament and of the Council of the energy performance of buildings, the draft has adopted by the Council of the Energy Ministers of 4 December 200 (Директива по энергетической эффективности зданий).

П.В.Остроушко, Бернд Мело, «Реконструкция зданий в системе реформирования ЖКХ Восточной Германии», ж. «Энергосбережение», 2001, №4.

М.М.Бродач, Н.В.Шилкин, «Многоэтажное энергоэффективное жилое здание в Нью-Йорке».- ж. «АВОК», 2003, №4.

Матросов Ю. Регионы России переходят на энергетический принцип проектирования и строительства зданий // Энергосбережение. 200 № С. 44–47.

Атом после нефти.

Цена на нефть в 78.

Зря Прометей украл огонь у богов.

Цены на нефть могут подскочить д.

Главная > Потенциал энергии

0.013