Концепция оценки эффективности инвестиций в теплоэнергоснабжение и энергосбережение зданий

М. М. Бродач, канд. техн. наук, профессор МАрхИ

 

1. Общие положения

1.1. Гарантированное долговременное и стабильное энергоснабжение здания является основой обеспечения качества микроклимата в помещениях и технологического функционирования здания.

1.2. Выбор энергетических источников для здания должен обосноваться экономическим расчетом, учитывающим изменение стоимости энергии на перспективу, а также мероприятий по поддержке технологий, использующих возобновляемые энергетические источники.

1.3. Повышенное потребление энергии для климатизации, тепло-, холодо- и электроснабжения здания может при отсутствии достаточно энергообеспеченной и управляемой инфраструктуры привести к ситуации, связанной с риском прекращения энергоснабжения здания.

1.4. Потребление энергии в здании вносит значительный вклад в летние и зимние пиковые нагрузки ни систему электроснабжения. При этом надежность системы электроснабжения в большой степени зависит от пиковых нагрузок от устройств климатизации, тепло-, холодо- и электропотребления здания. Форма и ориентация здания, тепло и солнце, защита ограждающих конструкций оказывает существенное влияние на пиковое энергопотребление здания. Повышение энергоэффективности здания, использование альтернативных источников энергии, тепловых аккумуляторов, топливных элементов и интеллектуализация систем управления инженерным оборудованием здания, – все это может быть использовано для снижения пиковых нагрузок на сеть энергоснабжения.

1.5. Традиционные методы обеспечения качества внутреннего воздуха основаны на увеличении расхода вентиляционного воздуха, что требует дополнительной энергии для установки кондиционирования воздуха. Проблема сводится к задаче обеспечения необходимого качества внутреннего воздуха при минимальном потреблении энергии. Этого можно достичь благодаря усовершенствованной технологии воздухоподготовки, инновационным конструктивным решениям системы вентиляции и применению оборудования с улучшенными характеристиками.

1.6. Проектирование системы климатизации зданий должно основываться на максимальном использовании естественного проветривания помещений, природных источников (вода реки, моря, артезианские воды) для системы охлаждения помещений в летнее время.

1.7. Концепция создания энергообеспечения здания должна предусматривать оптимальное использование энергии, применение экологически чистых возобновляемых источников энергии, в том числе низкопотенциального тепла земли для отопления или охлаждения, энергии солнца для выработки тепловой и электрической энергии, топливных элементов.

1.8. Методология проектирования здания должна основываться на системном анализе здания как единой энергетической системы, все элементы которой – форма, ориентация, ограждающие конструкции, солнцезащитные устройства, система климатизации и т. д. – энергетически взаимосвязаны между собой. Методология ориентирована на строительство зданий в соответствии с климатом, использование нетрадиционных источников энергии, использование естественного освещения и естественной вентиляции, элементов биоклиматической архитектуры, использование новых технологий энергосбережения, интеллектуализации зданий на основе компьютерной техники.

2. Оценка качества проекта в части энергообеспечения здания и энергосбережения в системах климатизации, тепло-, холодо- и электроснабжения здания

2.1. Оценка качества проекта в части энергообеспечения здания и энергосбережения в системах климатизации, тепло-, холодо- и электроснабжения здания должна выполняться на основе оценки следующих показателей [1]:

• система обеспечения микроклимата;
• энергетическая эффективность здания;
• гармонизации формы здания с особенностями климата района строительства;
• уровень интеллектуализации здания;
• экологическая безопасность помещений;
• гармонизация здания с естественной окружающей средой.

2.1.1. Показатель «система обеспечения микроклимата» включает в себя устройства и оборудование для обеспечения санитарно-гигиенических показателей помещения: температуры, влажности, подвижности и газового состава воздуха, радиационной температуры помещения.

2.1.2. Показатель «энергетическая эффективность здания» характеризуется величиной удельного расхода тепловой энергии на отопление и вентиляцию здания в холодный и переходный периоды года. Однако этот показатель следовало бы понимать значительно шире, имея в виду установочную мощность системы отопления, затраты энергии на кондиционирование воздуха помещений в течение летнего периода, установочную мощность системы охлаждения и, наконец, затраты энергии на климатизацию помещения в годовом периоде.

2.1.3. Оценка гармонизации формы здания с особенностями климата района строительства выполняется при сопоставлении затрат тепловой энергии Q_min, Вт, на отопление и охлаждение здания, форма которого наилучшим образом учитывает направленное воздействие наружного климата района строительства, и затрат тепловой энергии Q, Вт, на отопление и охлаждение здания, принятого к проектированию [2]. Показатель эффективности проектного решения h, характеризующий отличие принятого к проектированию здания от здания, наилучшим образом учитывающего направленное воздействие наружного климата района строительства, должен быть не менее 0,7:

h ≥ 0,7. (1)

Расчет показателя тепловой эффективности проектного решения выполняется по формуле (2):

h = Q_min / Q.(2)

2.1.4. Показатель «уровень интеллектуализации здания» включает в себя уровень автоматизации систем обеспечения микроклимата помещений. Однако, учитывая сегодняшнюю обстановку, содержание данного термина следует дополнить требованиями к автоматизации систем пожарооповещения и тушения, безопасности и защиты от террористических актов.

2.1.5. Показатель «экологическая безопасность помещений» включает в себя систему показателей, значимость которых постоянно возрастает вместе с ростом знаний о радиационной активности строительных материалов и об их влиянии на самочувствие и здоровье людей, о поступлении радона, об аэрозолях и других загрязняющих веществах.

2.1.6. Показатель «гармонизация здания с естественной окружающей средой» означает, что здание – как некоторое искусственное образование в этой среде – должно не только не разрушать или сохранять ее, но даже стремиться к улучшению этой среды. Минимум показателей влияния здания на окружающую среду включает выделение углекислого газа от сжигания топлива или бытового газа, количество сточных вод, бытовой мусор.

2.2. Перечисленные выше показатели имеют различную физическую природу и ряд из них не поддается математическому описанию с последующей возможностью нахождения оптимального сочетания показателей. Методологической основой решения задачи оценки качества проекта может служить методология экспертных оценок. В соответствии с этой методологией качество проекта может быть описано и оценено эмпирическим набором ранжированных показателей, которые генерируются группой экспертов по различным методикам. Под «эмпирическим» понимается набор показателей, установленный экспертами в соответствии с требованиями нормативных и других предписывающих документов, а также с учетом международного опыта требований заказчика-инвестора, с требованиями потребителей и на основе знаний и практического опыта экспертов. Ранжированный ряд (шкала порядка) используется в методологии метода экспертных оценок для оценки качества, когда решается вопрос сравнения по принципу «лучше-хуже», «больше-меньше», а более подробная информация о том, во сколько раз лучше или хуже, не требуется. Среди перечисленных показателей следует выделить, как правило, один или два наиболее важных. Рекомендуется главными показателями принимать систему обеспечения микроклимата и энергетическую эффективность здания. Выбор главного показателя не исключает необходимость и целесообразность учета других показателей. В любом случае следует ввести иерархию показателей, дать их оценку и учитывать при принятии окончательного решения. Иерархическая последовательность показателей также определяется группой экспертов. Методологическая основа экспертных оценок не является набором строго заданных правил, так что оценка значимости показателей относится к компетенции группы экспертов, на которых возложена ответственность за этот выбор.

2.3. В табл. 1 приведены примерные критерии оценки системы обеспечения микроклимата здания. В табл. 2 приведены примерные критерии оценки энергетической эффективности здания.

Таблица 1 Примерные критерии оценки системы обеспечения микроклимата здания

Характеристики качества микроклимата Исходные показатели Минимально необходимое улучшение Максимально возможное улучшение Возможность регулирования температуры внутреннего воздуха Централизованное регулирование в холодный и переходные периоды года Индивидуальное регулирование в холодный и переходные периоды года Индивидуальное регулирования в течение всего года Возможность регулирования воздухообмена помещений Естественная приточно-вытяжная вентиляция Регулируемая естественная приточновытяжная вентиляция Регулируемая естественная приточная вентиляция и механическая вытяжная вентиляция

Таблица 2 Примерные критерии оценки энергетической эффективности здания

Энергетические показателя Исходные показатели, кВт•ч/м2 Минимально необходимое улучшение, кВт•ч/м2 Максимально возможное улучшение, кВт•ч/м2 Затраты энергии на отопление 50 45 40 Затраты энергии на вентиляцию 45 39 35 Затраты энергии на горячее водоснабжение 110 90 70 Использование нетрадиционных и возобновляемых источников энергии Отсутствуют Использование вторичного тепла Использование нетрадиционных и возобновляемых источников энергии Общие затраты энергии 205 174 145

3. Оценка экономической эффективности инвестиционного проекта теплоснабжения

3.1. Для определения наиболее экономически эффективного варианта системы теплоснабжения необходимо сравнить несколько различных вариантов инвестиционных проектов с точки зрения их экономической целесообразности. Экономическая эффективность системы теплоснабжения характеризуется системой показателей, отражающих соотношение затрат и результатов варианта проекта применительно к интересам его участников [3].

3.2. Инвестиционные проекты следует оценивать с позиции пользы для страны, региона, муниципального образования, конкретного поселения, организаций, отдельных участников проекта и т. д.

Для проведения оценки рассматривают следующие показатели экономической эффективности инвестиций в системы теплоснабжения:

• показатели коммерческой (финансовой) эффективности, учитывающие финансовые последствия реализации инвестиционного проекта для его непосредственных участников;
• показатели экономической эффективности, учитывающие связанные с проектом затраты и результаты, выходящие за пределы прямых финансовых интересов его участников и допускающие стоимостное измерение. Для крупномасштабных проектов (существенно затрагивающих интересы города, региона или всей России) следует обязательно оценивать экономическую эффективность.

3.3. Оценка эффективности инвестиционного проекта проводится в два этапа, отображенных на рис. 1.

Рисунок 1. Схема оценки эффективности инвестиционного проекта

3.4. На первом этапе определяют показатели экономической эффективности инвестиционного проекта в целом. Целью работы на этом этапе является агрегированная экономическая оценка проектных решений и создание необходимых условий для поиска инвесторов.

3.5. В первую очередь оценивают общественную эффективность инвестиционного проекта – его адекватность требованиям общества (обязательствам, вытекающим из законов, инструкций, правил, кодексов, уставов, а также из соображений обеспечения защиты окружающей среды, здоровья и безопасности общества, надежности производства, сохранения энергии и естественных ресурсов). При неудовлетворительной оценке общественной эффективности такие проекты не рекомендуют к реализации и они не могут претендовать на бюджетную поддержку любого уровня. Если же общественная эффективность оказывается положительной, оценивают их коммерческую эффективность.

3.6. При недостаточной коммерческой эффективности инвестиционного проекта рекомендуется рассмотреть возможность применения различных форм его поддержки, которые позволили бы повысить коммерческую эффективность инвестиционного проекта до приемлемого уровня.

3.7. Если источники и условия финансирования известны заранее, оценку коммерческой эффективности инвестиционного проекта можно не производить.

3.8. Второй этап оценки осуществляют после обоснования схемы финансирования. На этом этапе уточняют состав участников и определяют финансовую реализуемость и эффективность участия в проекте каждого из них, региональную и территориальную эффективность, эффективность участия в проекте отдельных предприятий и акционеров, бюджетную эффективность и пр. Для участников-кредиторов эффективность определяют процентом за кредит.

4. Оценка экономической эффективности инвестиций в энергосбережение

4.1. Оценка экономической эффективности инвестиций в энергосбережение производится для сравнения различных вариантов энергосберегающих мероприятий и выбора наиболее эффективного варианта решений [4].

4.2. Дополнительные инвестиции в энергосбережение DК приводят к ежегодному среднему дополнительному доходу DЭ за счет экономии энергоресурсов в течение всего срока Т_сл эксплуатации в зданиях энергосберегающих мероприятий.

4.3. Сравнение различных вариантов энергосберегающих мероприятий производится на основе расчетов и сопоставления сроков окупаемости инвестиций в эти мероприятия, а также следующих дополнительных показателей эффективности инвестиций:

• чистый доход за счет экономии энергоресурсов за весь срок эксплуатации энергосберегающих мероприятий;
• индекс доходности инвестиций в энергосберегающие мероприятия, обеспечивающих указанный доход.

Перечисленные выше показатели могут рассчитываться в двух вариантах:

• при дисконтировании поступающих доходов за срок службы инвестиционного оборудования;
• при наращении (капитализации) указанных доходов.

4.4. Срок окупаемости инвестиций.

4.4.1. Срок окупаемости инвестиций в проектирование зданий повышенного уровня энергосбережения с учетом дисконтирования поступающих доходов за счет экономии энергоресурсов Т_д, лет, определяется по формуле:

Т_д = –ln [1 – rТ₀] / ln (1 + r),(3)

где r – расчетная норма дисконта, %; норму дисконта рекомендуется принимать равной 10–12 % (0,10–0,12);

Т₀ – бездисконтный срок окупаемости инвестиций, лет; в соответствии с п. 4.4.2.

4.4.2. Бездисконтный срок окупаемости инвестиций Т0, лет, определяется по формуле:

Т₀ = DК / DЭ, (4)

где DК – инвестиции в проектирование повышенного уровня энергосбережения зданий, руб.;

DЭ – ежегодный средний дополнительный доход за счет экономии энергоресурсов в течение всего срока эксплуатации энергосберегающих мероприятий, руб./год.

4.4.3. Срок окупаемости инвестиций в проектирование повышенного уровня энергосбережения зданий с учетом наращения (капитализации) поступающих доходов за счет экономии энергоресурсов Тнр, лет, определяется по формуле:

Т_нр = ln [1 + rТ₀] / ln (1 + r), (5)

где r, Т₀ – то же, что и в формуле (3).

4.5. Чистый доход за счет экономии энергоресурсов за весь период эксплуатации энергосберегающих мероприятий.

4.5.1. Чистый дисконтированный доход за счет экономии энергоресурсов за весь период эксплуатации энергосберегающих мероприятий ЧДД, руб., определяется по формуле:

ЧДД = DЭ_д – DК,(6)

где DЭ_д – полный дисконтированный доход за счет экономии энергоресурсов за весь период эксплуатации энергосберегающих мероприятий, руб.; определяется в соответствии с п. 4.6.1;

DК – то же, что и в формуле (4).

4.5.2. Чистый доход за счет экономии энергоресурсов за весь период эксплуатации энергосберегающих мероприятий при наращении (капитализации) поступающих доходов ЧНД, руб., определяется по формуле:

ЧНД = DЭ_нр – DК,(7)

где DЭ_нр – полный доход за счет экономии энергоресурсов за все время эксплуатации энергосберегающих мероприятий при наращении (капитализации) поступающих доходов, руб., определяется в соответствии с п. 4.6.2;

DК – то же, что и в формуле (4).

4.6. Полный доход за счет экономии энергоресурсов за весь период эксплуатации энергосберегающих мероприятий.

4.6.1. Полный дисконтированный доход за счет экономии энергоресурсов за весь период эксплуатации энергосберегающих мероприятий DЭд, руб., определяется по формуле:

DЭ_д = DЭ [1 – (1 + r)^–Тсл] / r, (8)

где DЭ, r – то же, что и в формулах (42) и (3) соответственно;

Т_сл – срок эксплуатации энергосберегающих мероприятий, лет, определяется по нормативным показателям или по данным фирм-производителей.

4.6.2. Полный доход за счет экономии энергоресурсов за все время эксплуатации энергосберегающих мероприятий при наращении (капитализации) поступающих доходов DЭ_нр, руб., определяется по формуле:

DЭ_нр = DЭ [(1 + r)Т_сл – 1] / r,(9)

где DЭ, r, Т_сл – то же, что и в формуле (8).

4.7. Индекс доходности инвестиций.

4.7.1. Индекс доходности инвестиций при условии дисконтирования всех поступающих доходов ИДд в течение срока эксплуатации энергосберегающих мероприятий определяется по формуле:

ИД_д = DЭ_д / DК, (10)

где DЭ_д – то же, что и в формуле (8);

DК – то же, что и в формуле (4).

4.7.2. Индекс доходности инвестиций при условии наращения (капитализации) всех поступающих доходов ИДнр в течение срока эксплуатации энергосберегающих мероприятий определяется по формуле:

ИД_нр = DЭ_нр / DК, (11)

где DЭ_нр – то же, что и в формуле (9);

DК – то же, что и в формуле (4).

Заключение

Дальнейшее развитие методики расчетов по оценке экономической эффективности инвестиций в теплоэнергоснабжение и энергосбережение зданий должно учитывать следующие принципиально важные факторы:

– рассмотрение энергетических ресурсов как стратегического сырья;

– представление о том, что главным мотивом энергосбережения должна быть защита интересов будущих поколений, сохранение традиционных источников энергии, но уже как сырья для химической и медицинской промышленности;

– необходимость сохранения качества окружающей естественной природной среды и ее улучшения;

– стимулирование применения возобновляемых нетрадиционных источников энергии – солнечной энергии, тепла верхних слоев Земли, энергии ветра и т. д.;

– повышение потребительских качеств здания путем применения энергосберегающих технологий, одновременно способствующих улучшению качества микроклимата помещений.

Литература

1. Табунщиков Ю. А. Потребительские качества здания //АВОК. 2004. № 4.

2. Бродач М. М. Повышение тепловой эффективности зданий оптимизационными методами: Диссертация канд. техн. наук. М., 1988.

3. Дмитриев А. Н., Табунщиков Ю. А., Ковалев И. Н., Шилкин Н. В. Руководство по оценке экономической эффективности инвестиций в энергосберегающие мероприятия. М.: АВОК-ПРЕСС, 2005.

4. Р НП «АВОК» 5–2006. Рекомендации по оценке экономической эффективности инвестиционного проекта теплоснабжению. Общие положения.  М., 2006.