Энергосберегающие мероприятия в эксплуатации зданий

Энергосбережение – очень важный аспект качественной эксплуатации зданий.

На сегодняшний день население и бюджеты всех уровней несут значительные финансовые потери, оплачивая потери тепла в открытых подъездах, в не утеплённых чердаках и подвалах зданий, через неэкономичное, устаревшее оборудование. И это – учитывая что стоимость энергоресурсов в России все больше приближается к мировым ценам, расходы на оплату жилищно-коммунальных услуг занимают все большую долю в бюджете среднестатистической российской семьи. Существует большое число достаточно простых технических решений, которые позволяют сократить потери ресурсов в зданиях при обеспечении комфортных условий проживания и работы, что, в конечном счете, должно привести к снижению расходов на содержание зданий. Эти меры хорошо известны в России и уже доказали свою эффективность при длительном применении. Но, к сожалению, внедрение этих технологических решений (кроме пластиковых окон) в России в традиционных многоэтажных домах пока скорее исключение, нежели правило.

Реформа жилищно-коммунального хозяйства, которая определена Постановлением Правительства РФ затрагивает одну из актуальных проблем социальной сферы, рациональное использование энергоресурсов и снижением дотаций из городского бюджета на её поддержание. Коммунальное хозяйство страны десятилетиями финансировалось по остаточному принципу и в последнее время наблюдается её упадок. Безусловно, эта задача комплексная, но в ней можно выделить основные направления, одним из которых - устройство коммерческого учета энергоносителей: электроэнергии, газа, тепла, горячей и холодной воды. Учет необходимо проводить в узловых объектах сетей энергоснабжения, при вводе в дома и объекты социального назначения и т.п. это позволит расплачиваться за реально потребленные энергоносители, а не за расчетные нормы, разработанные десятилетия назад. Такие расчеты возможны только при разработке тарифов на энергоносители.

Для достижения оптимального результата потребуется вложение материальных средств. Внедрение таких проектов необходимо тщательно рассчитать, основным критерием должна быть экономическая эффективность и сроки окупаемости.

Установка приборов и систем учета энергопотребления стимулирует «Потребителя» к их экономии и упорядочению расчетов с «Поставщиками» энергоресурсов. Оплата за реально потребленные энергоресурсы вынуждает «Поставщика» нести ответственность за потери в транспортных сетях, перерасходы энергии на насосных станциях, низкий КПД генераторов и т.п.

Массовое внедрение коммерческого учета тепловой энергии, холодной и горячей воды, электроэнергии по зонным тарифам может сдерживаться в регионах из-за отсутствия в полном объеме нормативно – технических и нормативно – правовых документов. В расчеты тарифов на энергоносители должна быть заложена составляющая на устройство новых и реконструкцию действующих сетей и генерирующих мощностей, на оснащение и автоматизацию технических средств учета энергоносителей.

Тщательно спланированная техническая и правовая политика региональной администрации невозможна без проведения анализа опыта накопленного в России, в другом случае возможны неоправданные материальные потери. Максимальный результат может быть получен только с учетом специфики требований и условий эксплуатации в регионе.

В последние несколько лет наблюдается изменение отношения к учету тепловой энергии, что связано с резким повышением её стоимости, связанное в основном с ростом энергоресурсов. Внедрение узлов учета тепловой энергии предполагает обеспечение следующих функций: .учет тепловой энергии (дом, здание, объект и т.п.); контроль за проведением потребителем энергосберегающих мероприятий;.контроль за потерями в подводящих теплотрассах; контроль за состоянием тепловых генераторов; возможность проведения расчетов за истинную потребленную энергию.

Внедрение новых энергосберегающих технологий требует довольно больших финансовых вложений, которые будут приносить доход в будущем.

Таким образом, рекомендуемые для осуществления в зданиях ресурсосберегающие мероприятия можно условно разделить по их целевому назначению, на три группы:

1. мероприятия по учету количества и качества потребляемых ресурсов;

2. мероприятия по регулированию потребления ресурсов;

3. мероприятия по снижению нерациональных потерь потребляемых ресурсов.

Внутри каждой группы мероприятия различаются по стоимости: есть малозатратные и капиталоемкие мероприятия.

Регулирование потребления энергии позволяет обеспечить нормальные условия жизни, ограничению уровня потребления и, соответственно, стоимости ресурсов, необходимых для обеспечения этих условий. Это также создает условия для анализа потерь ресурсов и принятия решений по их сокращению.

Значительные потери тепла происходят через старые окна, не утепленные стены, щели в межпанельных швах, не закрывающиеся подъезды, холодные чердаки и подвалы зданий и так далее. Повышение температуры в здании и улучшение равномерности ее распределения приведет к уменьшению числа электронагревателей, используемых для обогрева в холодное время года, что дает экономию. Для уменьшения потери тепла могут быть приняты различные решения как дорогостоящие, так и недорогие, по утеплению конструкций здания. Помимо экономии и, соответственно, уменьшения стоимости отопления нежилых частей зданий, они помогут также обеспечить больший комфорт в прилегающих квартирах, отсрочить естественное старение конструкций, и повысить рыночную стоимость квартир в доме.

Внедрение энергосберегающих технологий (небольшой объем финансирования) предусматривает:

Меры по учету потребления ресурсов:

1. установка счетчиков потребления тепла и горячей воды в зданиях;

2. установка счетчиков потребления холодной воды в зданиях;

3. установка газовых счетчиков.

Меры по теплоизоляции зданий.

1. восстановление межпанельных герметизирующих швов и гидроизоляция стен;

2. теплоизоляция чердачных помещения, технических этажей и подвалов;

3. изоляция теплосетей и сетей горячего водоснабжения.

4. установка рефлекторов на радиаторах отопления.

5. нанесение теплоотражающей пленки на окна.

6. герметизация и уплотнение оконных и дверных проемов.

Внедрение дорогостоящих технологий (большой объем финансирования) предусматривает:

Меры по учету потребления ресурсов:

1. установка тепловых счетчиков на радиаторах.

2. установка счетчиков потребления холодной и горячей воды в квартирах.

Меры по теплоизоляции зданий.

4. внешняя теплоизоляция степ и перекрытий зданий (например, установка вентилируемых фасадов).

5. замена оконных и балконных стекол на менее теплопроводящие.

Меры по модернизации системы теплоснабжения.

6. модернизация индивидуальных тепловых пунктов.

7. регулировка системы теплоснабжения путем установки запорных кранов и наладки установленного оборудования.

8. установка кранов – термостатов на радиаторах.

9. установка мини – бойлеров вместо неэффективно работающих районных станций теплоснабжения.

По оценкам специалистов, в России более трети всех энергоресурсов страны расходуется на отопление жилых, офисных и производственных зданий. Следует выделить три основных направления энергосбережения.

Во-первых, это снижение потерь на этапе выработки и транспортировки тепла – то есть повышение эффективности работы ТЭС, модернизация ЦТП с заменой неэкономичного оборудования, применение долговечных теплоизоляционных материалов при прокладке и модернизации тепловых сетей.

Во-вторых, повышение энергоэффективности зданий за счет комплексного применения теплоизоляционных решений для наружных ограждающих конструкций (в первую очередь, фасадов и кровель).

В-третьих, использование радиаторов отопления с автоматической регуляцией и систем вентиляции с функции рекуперации тепла.

Отечественный и зарубежный опыт свидетельствуют, что все эти меры позволяют сократить расход тепла на обогрев зданий.

В последние годы все энергоэффективные технологии объединяются в концепцию так называемого пассивного дома, то есть жилища, максимально дружелюбного окружающей среде. В Западной Европе сейчас строятся пассивные дома с энергопотреблением не более 15 Квт, ч/м3 год, что более чем в 10 раз экономичнее типовой отечественной "хрущевки". Можно сказать, что такие здания – это будущее мирового строительства.

Используется специальная система вентиляции – приточно-вытяжная с рекуперацией тепла. Рекуператором называется теплообменник, в котором нагретый воздух непрерывно передает тепло холодному воздуху через разделяющую их стенку. Схема работы вентиляции дома следующая. Зимой холодный воздух входит в подземный воздухопровод, нагреваясь там за счет тепла земли, и затем поступает в рекуператор. Там отработанный домашний воздух нагревает поступивший свежий и выбрасывается на улицу. Нагретый свежий воздух, поступающий в дом, в результате имеет температуру около 17 °С. Летом горячий воздух, поступая в подземный воздухопровод, сразу охлаждается там от контакта с землей примерно до этой же температуры. За счет такой системы в доме постоянно поддерживаются комфортные условия. Лишь иногда приходится использовать маломощные нагреватели или кондиционеры для минимальной регулировки температурных условий.

Самый простой способ сделать систему отопления и горячего водоснабжения энергосберегающей – приблизить энергоагрегат, производящий тепло, к его потребителю (принцип децентрализации). Децентрализованные системы по сравнению с централизованными изначально более экономичны, так как тепло производится на месте потребления, и следовательно, отсутствуют экономические и энергетические затраты на передачу тепла к объектам.

При неэффективной работе системы районного теплоснабжения становится целесообразным строительство газовых мини-котельных, обслуживающих теплом и горячей водой одно или несколько зданий. Такая котельная может располагаться на крыше здания, на техническом этаже, в полуподвальном помещении или в отдельном контейнере, установленном ря­дом с домом, и работает, как правило, в автоматическом режиме. Таким образом, минимизируются нерациональные потери тепла при транспортировке теплоносителя от источника до потребителя.

При сравнительном анализе необходимо рассматривать:

1. все потери при производстве и передаче тепла.

2. регулируемость системы по заданной температуре.

3. стартовые затраты.

4. прямые затраты на отопление (суммы, выплачиваемые за потребленное тепло).

5. эксплуатационные затраты на содержание системы (плановые ремонты и заработная плата обслуживающего персонала).

6. легкость перевода системы отопления на дежурный режим (поддерживающий минимальный температурный режим).

Как результат, как правило, любая децентрализованная система при анализе этих параметров будет иметь неоспоримые преимущества перед централизованной, и с полной уверенностью может считаться энергосберегающей.

По-настоящему актуальным становится применение энергосберегающих материалов и технологий как во вновь строящихся зданиях, так и в реконтруируемых зданиях.

Для обеспечения теплозащиты здания существует три варианта размещения теплоизоляции на стене:

- с внутренней стороны стены,

- внутри самой стены – колодцевая кладка,

- наружное утепление стены – с покрытием тонко­слойной штукатуркой или устройством навесных вентилируемых фасадов (НВФ).

Утепление «изнутри», во-первых, уменьшает по­лезную внутреннюю площадь помещений. Во-вторых, при утеплении изнутри, а также при колодцевой клад­ке в стенах здания происходит накопление конденсата в утеплителе и в самой стене. При отрицательной тем­пературе наружного воздуха и положительной внут­ри помещений возникает «точка росы», при которой выпадает конденсат. Влага в утеплителе и стене приво­дит к ухудшению теплозащитных свойств материалов, а также к снижению несущей способности стены.

Если рассматривать наружное утепление зданий многослойными конструкциями с точки зрения уда­ления водяного пара, то предпочтительными явля­ются вентилируемые фасады.

В вентилируемом фасаде отдельные слои конст­рукции располагаются следующим образом (от внут­ренней поверхности к наружной): несущая стена, теплоизоляция, воздушная прослойка, облицовочный экран. Наличие вентилируемой воздушной прослойки позволяет удалять влагу из слоя теплоизоляции, что является преимуществом вентилируемых фасадов по сравнению с другими. Устройство дополнительной теплоизоляции сна­ружи также лучше защищает стену от попеременно­го замерзания и оттаивания. Выравниваются темпе­ратурные колебания массива стены, что препятству­ет появлению деформаций, особенно нежелательных при крупнопанельном домостроении. Зона конден­сации сдвигается в наружный теплоизоляционный слой, который граничит с вентилируемой воздуш­ной прослойкой.

Другим достоинством наружной теплоизоляции является увеличение теплоаккумулирующей спо­собности массива стены. Если произойдет отклю­чение источника теплоснабжения, то при наличии наружной изоляции кирпичная стена будет осты­вать в несколько раз медленнее, чем при внутрен­нем слое теплоизоляции такой же толщины. Уста­новка теплоизоляции снаружи позволяет также сни­зить расходы на косметический ремонт поврежден­ных стен.

Таким образом, вентилируемые фасады обладают большим количеством достоинств, помимо участия в энергосбережении: защита от неблагоприятных погодных условий стен; утепление ограждающих конструкций снаружи; вентилируемый зазор создает эффект «камина», что не позволяет конденсату скапливаться внутри конструкции навесного фасада; выравнивание нарушенной геометрии здания; шумовая защита здания; возможность проведения отделки в любое время года, поскольку исключены «мокрые» процессы; обширная область использования; длительный безремонтной срок; широкая палитра расцветок.

Ассортимент облицовочных материалов для навесных вентфасадов очень разнообразен: цементно-волокнистые панели, полимербетонные панели, натуральный камень и сэндвич-панели (внешний слой – натуральный камень, внутренний – из алюмопластика), керамический гранитт, ламинированные панели (из натуральных волокон, пропитанных составом на основе синтетических смол или покрывается термостойким ламинатом); виниловый сайдинг из поливинилхлорида; полиуретановые и полиэстеровые панели; стеклянные облицовочные изделия; металлический сайдинг, облицовочные изделия из алюминия.

Приведем пример применения энергосберегающих технологий в квартире. Значительная часть лучистой энергии, выделяемой радиатором, направляется в сторону стены, на которой он укреплен. Установка на стене за радиатором отражателя позволяет вернуть большую часть этой энергии обратно в квартиру. Отражатель представляет собой комбинацию отражающего и теплоизоляционного слоев. (Отражающая фольга наносится на слой гибкого изоляционного слоя).

К энергосберегающим системам относятся также: инфракрасные системы отопления, кабельное отопление.

Уже давно известны "умные" системы освещения, широко внедряемые в странах Западной Европы, США, Японии. Интерес к ним не удивителен, учитывая, что, в зависимости от назначения помещений, на освещение может расходоваться до 60% общего электропотребления жилых и офисных зданий. Энергосберегающие системы освещения позволяют снизить затраты на освещение в несколько раз.

Энергосберегающий эффект основан на том, что свет включается автоматически, именно когда он нужен. Выключатель имеет оптический датчик и микрофон. Днем, при высоком уровне освещенности, освещение отключено. При наступлении сумерек происходит активация микрофона. Если в радиусе до 5 м возникает шум (например, шаги или звук открываемой двери), свет автоматически включается и горит, пока человек находится в помещении. Такие системы освещения были бы не полными без использования энергосберегающих ламп. Их можно разделить на две группы по сферам использования: мощные энергосберегающие лампы больших размеров, предназначенные для освещения офисов, торговых площадок, кафе, и компактные лампы для использования в квартирах. Экономия электроэнергии с применением таких ламп достигает 80%, не говоря уже о том, что по сравнению с обычными лампами их "время жизни" во много раз больше.

Совокупность энергосберегающих мероприятий собственно по зданиям позволяет существенно сократить эксплуатационные расходы энергии при всех необходимых параметрах комфортности жилища или рабочего места.

Реализация комплекса энергосберегающих мероприятий в полной мере может быть осуществлена при системном подходе к модернизации и реконструкции существующего жилого фонда. А для новых зданий технологии энергосбережения должны быть учтены на этапе проектирования зданий.

Контрольные вопросы к части 5

1. Объясните, почему энергосбережение является актуальным.

2. Что такое энергосбережение?

3. Какие возобновляемые источники энергии Вы знаете?

4. Перечислите невозобновляемые источники энергии.

5. Для чего используются биореакторы, в качестве сырья которых используются отходы органической природы?

6. Поясните принцип действия тепловых насосов.

7. Каковы достоинства, недостатки, перспективы возобновляемой энергетики?

8. Какие энергосберегающие мероприятия Вы знаете?

9. Какие меры по теплоизоляции зданий Вы знаете?

10. Назовите преимущества применения вентилируемых фасадов.

ЧАСТЬ 6. ТЕХНОЛОГИЯ «УМНЫЙ ДОМ»

Современный дом – это сложный, многофункциональный комплекс, в состав которого входят инженерные и информационные системы, системы безопасности. Эксплуатация современного здания базируется на комплексе специальных технических средств, обеспечивающих условия профессиональной деятельности персонала, включая климатические условия, необходимый уровень защиты от стихийных бедствий и несанкционированного доступа, рациональное использование энергетических и коммунальных ресурсов между ними.

Один из основных пунктов, который обязательно включается в концепцию «Интеллектуального здания» – это идея рационального расхода энергии, воды, газа. Настоящее интеллектуальное здание устроено так, что все инженерные коммуникации находятся под постоянным контролем. Информацией об этом владеют диспетчеры, имеющие доступ к системе управления. Любая из систем диагностирует неполадки, которые в ней возникли. Как только обнаружена аварийная или близкая к аварийной ситуация, система «принимает решение» о дальнейших действиях. Очень важно также то, что фиксирование всех показателей работы инженерных систем здания позволяет точно знать расход воды, электричества и т. п. Преимуществами таких систем являются:

· Повышение уровня безопасности здания (пожар, доступ, протечка и пр.).

· Снижение стоимости владения (экономия энергоносителей, простота обслуживания, надежность системы управления).

· Престижность и повышение уровня комфорта.