Повышение энергоэффективности зданий на примере детских садов. Часть 1

Энергоемкость российского ВВП на сегодня в несколько раз превышает среднемировое значение (рис. 1) [1].

Рис. 1. Энергоемкость ВВП в различных странах и в мире в 2010 г. в кг нефтяного эквивалента на доллар США [1]

Поэтому энергоэффективность и энергосбережение для России имеет высокую актуальность. 

Цель статьи – анализ результатов энергетических обследований и поиск возможных путей решения энергосбережения и повышения энергетической эффективности бюджетных организаций (детских садов) с учетом особенностей этих объектов и обоснование их экономической эффективности. 

1.Анализ результатов энергетических обследований зданий бюджетных учреждений, в частности:

• определение удельного расхода тепловой энергии зданий за 30 лет эксплуатации с учетом капитальных вложений в строительство и эксплуатационных расходов на поддержание требуемых параметров микроклимата в зданиях за рассматриваемый период;

• анализ потребления топливно-энергетических ресурсов (ТЭР), затрат на ТЭР и изменения тарифов на них; выявление энергетического ресурса, имеющего наибольший потенциал для повышения энергоэффективности за счет его экономии.

2.Выявление эффективного решения для повышения энергоэффективности зданий бюджетных учреждений, обоснование целесообразности его применения и оценка экономически целесообразного значения сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций по методу приведенных затрат для выбранных климатических условий, в частности:

• теплотехнический расчет ограждающих конструкций с учетом влияния теплопроводных включений на расчетные параметры;

• определение удельного расхода тепловой энергии зданиями бюджетных учреждений за отопительный период;

• количественная оценка физического износа ограждающих конструкций по сроку службы;

• определение стоимости строительства 1м2 систем НВФ;

• определение затрат на возмещение энергии за отопительный период объектов исследования;

• определение затрат на возмещение энергии за 10 лет эксплуатации объектов исследования;

• определение затрат на восстановление объектов после заданного срока эксплуатации.

В течение 2011 г. нами было выполнено энергетическое обследование зданий детских садов. Все объекты исследования располагались в С.-Петербурге (II В климатический район) и являлись дошкольными образовательными учреждениями, финансируемыми за счет местного бюджета.

Краткая характеристика результатов обследования объектов сведена в табл. 1.  

Теплоснабжение всех объектов осуществляется от тепловых сетей ООО «Петербургтеплоэнерго». Источники теплоснабжения – городские котельные. В 2010–2011 гг. на объектах были введены в эксплуатацию коммерческие узлы учета тепловой энергии. Отопительные приборы в детских садах преимущественно представлены чугунными радиаторами.

По каждому объекту были проведены расчеты тепловых нагрузок на отопление с использованием методики для коммунальных служб. 

Все результаты расчетов сведены в табл. 2. Расчет потребности в тепловой энергии на отопление зданий.

   

Из таблицы следует, что удельная тепловая характеристика большинства детских садов превышает или значительно превышает нормативное значение. Необходима экономия тепловой энергии.

Затраты на топливно-энергетические ресурсы и воду составляют значительную долю от общего бюджета учреждения и, как показывает статистика, с каждым годом эти затраты увеличиваются. Для определения потенциала в энергосбережении и наиболее затратного топливно-энергетического ресурса был проведен анализ затрат на ТЭР по 10 объектам исследования. В табл. 3 представлены затраты на каждый вид ТЭР и водопотребление и отведение стоков, по 10 объектам исследования за базовый 2010 год (суммарно) в денежном выражении и процентном соотношении от суммарных затрат на ТЭР и водопотребление и отведение стоков.

Анализируя данные табл. 3, можно сделать заключение, что сокращение потребления тепловой энергии является основным источником для экономии финансовых затрат детских садов на ТЭР.

Из проведенного анализа результатов энергетических обследований бюджетных учреждений и выполненных расчетов можно сделать следующие выводы:

1. Есть значительные резервы энергосбережения (преимущественно за счет экономии тепловой энергии).

2. Наибольший процент от затрат на ТЭР составляет тепловая энергия. Затраты на тепловую энергии составляют от 40% до 78% от суммарных затрат на ТЭР (в среднем 65%).

3. Стоимость тепловой энергии с каждым годом возрастает. Согласно постановлениям Комитета по тарифам (Распоряжение Комитета по тарифам С.-Петербурга от 14.12.2009 № 199-р; Распоряжение Комитета по тарифам С.-Петербурга от 19.11.2008 № 141-р; Распоряжение от 31 октября 2007 г. № 139-р; Распоряжение Комитета по тарифам С.-Петербурга от 15.11.2006 № 123-р; Распоряжение от 16 ноября 2005 г. № 100-р) [32]. Стоимость тепловой энергии составила (за последние 5 лет):

• в 2010 г. – 931 руб./Гкал;

• в 2009 г. – 806 руб./Гкал;

• в 2008 г. – 650 руб./Гкал;

• в 2007 г. – 575,46 руб./Гкал;

• в 2006 г.  – 500,4 руб./Гкал.

Из тих показателей видно, что наибольший потенциал в энергосбережении имеют инженерно-технические мероприятия по экономии тепловой энергии.

Одним из параметров оценки энергоэффективности здания является удельная тепловая характеристика здания q. Ее фактическое значение может быть определено по формуле:

где Q – фактическое потребление тепловой энергии в Гкалл, 

Dd– градусо-сутки отопительного периода, 1000, 4187 и 0,0116 – переводные коэффициенты, Vзд-  отапливаемый объем здания

По всем объектам была определена расчетно-нормативная и фактическая удельная тепловая характеристика здания а также зависимость ее фактического значения от качества строительства и эксплуатации здания (процент износа), степени остекления фасада, площади здания, года ввода в эксплуатацию здания и других параметров, влияющих на потребление тепловой энергии. Полученные в результате анализа зависимости представлены на рис. 2, 3, 4, 5.

  

Как видно на рис. 2, чем старше здание, тем больше потребление тепловой энергии. Это связано с деградацией свойств ограждающих конструкций со временем и с применением новых, более энергоэффективных строительных материалов.

 

Удельная тепловая характеристика здания зависит и от площади объекта (рис.3.3) Большое влияние на теплопотребление оказывает коэффициент компактности. Здания прямоугольной формы в плане, имеют тепловую характеристику ниже, чем здания разной этажности с большей площадью ограждающих конструкций.

При проведении энергетических обследований было выявлено, что до 20% тепловой энергии расходуется на обогрев инфильтрованного через неплотные стыки дверных и оконных блоков воздуха. И чем больше площадь остекления, тем больше потребление тепловой энергии (рис. 4). Оконные блоки в зданиях большинства детских садов находятся в плохом состоянии и требуют замены на энергосбрегающие двойные стеклопакеты.

  

На всех графиках можно выделить три объекта с высоким значением q, которые не укладываются в общие закономерности. В каждом случае этому можно найти объяснение. Во всех организациях, где проводилось обследование, можно отметить следующие недостатки: слабый контроль энергоснабжающих служб за соблюдением необходимых параметров систем теплоснабжения, отсутствие автоматизированного отпуска тепловой энергии в узлах управления и отопительных приборов, отсутствие приборов учета тепловой энергии и индивидуальных тепловых пунктов, аварийное состояние систем теплоснабжения. Перечисленные недостатки существенно влияют на потребление тепловой энергии, в большинстве зданий температура внутреннего воздуха превышала рекомендуемые значения, в некоторых она доходила до 30°С. Таким образом, организации тратили больше тепловой энергии, чем требовалось на обогрев зданий и поддержания требуемых параметров микроклимата.

По результатам энергаудита был сделан вывод о том, что фактические теплопотери зданий детских садов превышают расчетно-нормативные в среднем на 30–40%. Основная причина такого расхождения нормативных и фактических показателей связана с дефектами ограждающих конструкций и чем выше процент износа здания, тем больше таких дефектов и выше теплопотери (рис. 5). Дефекты были выявлены также при проведении тепловизионной съемки: из-за плохого состояния ограждающих стен, на термограммах фасадов отчетливо прослеживаются мостики холода, на некоторых объектах «сквозь стены» видны отопительные приборы.

Для экономии тепловой энергии необходим ряд энергосберегающих мероприятий, позволяющих устранить дефекты ограждающих конструкций или снизить их влияние на теплопотребление здания.

 

Примером инженерного решения по повышению теплозащитных свойств 

ограждающих стен может стать применение навесных вентилируемых фасадов при одновременном внедрении автоматизированных индивидуальных тепловых пунктов с погодозависимой автоматикой.

Продолжение статьи читайте в части 2.