Стратегия энергосбережения: руководящие принципы cпециалистов

М. М. Бродач, канд. техн. наук, доцент МАрхИ, вице-президент НП «АВОК»

Характерной особенностью настоящего этапа разработки проблемы энергосбережения, который совпадает с этапом разработки этой проблемы после мирового энергетического кризиса 1974 года, является то обстоятельство, что соответствующие организации представляют специалистам руководящие принципы (доктрины) состояния и реализации энергетической проблемы. [О Директиве Европейского парламента и Совета Европейского Союза по энергетическим характеристикам зданий читайте в журнале «АВОК», 2003, № 1, с. 10.]

Прошедшая в Казани 27–29 мая 2003 года сессия Общего собрания Российской академии архитектуры и строительных наук (РААСН) сформулировала основополагающие принципы в документе «Ресурсо- и энергосбережение как мотивация творчества в архитектурно-строительном комплексе». С этим документом можно познакомиться на сайте www.abok.ru.

Основные задачи и приоритетные направления деятельности РААСН в области ресурсо- и энергоэффективности следующие:

- При определении приоритетных направлений ресурсо- и энергосбережения и их иерархии выбираются те направления, которые одновременно способствуют рациональному использованию природных ресурсов, включая земельные и водные, улучшению экологической ситуации в поселениях, обеспечению качества среды жизнедеятельности, в том числе за счет улучшения микроклимата в жилых, общественных и производственных помещениях.

- Перейти на новый уровень проектирования градостроительных систем – здание, энергоснабжение и климатизация, основанных на применении методов системного анализа и оптимизации системы: источник теплоснабжения – климат – город – здание.

- Разработать и обосновать систему новых нормативных и рекомендательных документов, включая нормы потребности в тепловой энергии на отопление и горячее водоснабжение, нормы холодного водоснабжения, энергетические паспорта зданий и систем теплоснабжения и водоснабжения, учетно-биллинговой системы теплоснабжения и модель программы перспективного развития энергосбережения и энергопотребления региона. На этой основе разработать общие и специальные технические регламенты.

Особое внимание в доктрине уделено строительству демонстрационных энергоэффективных зданий с последующим тиражированием выявленных эффективных технологий в массовом строительстве и формированию системы обучения архитекторов и инженеров инновационным технологиям ресурсо- и энергосбережения.

Предполагается, что реализация стратегических направлений доктрины позволит снизить энергопотребление зданий в 2–4 раза.

- Несомненный интерес для самого широкого круга специалистов в области энергоснабжения и климатизации зданий представляет доктрина Американского общества инженеров по отоплению, охлаждению и кондиционированию воздуха (ASHRAE), которая получила название «Отношение к энергетической проблеме» и была принята на Зимнем съезде ASHRAE 30 января 2003 года. Международная значимость этой доктрины связана с тем, что ASHRAE объединяет более 50 тысяч специалистов со всех стран мира, разрабатывает основные международные нормативные документы и в значительной степени определяет стратегию развития систем теплоснабжения и климатизации зданий.

Сформулированы шесть основных принципов, относящихся к научной и инженерной деятельности специалистов по решению проблемы экономии энергии при теплоснабжении и климатизации зданий:

1. Энергетические ресурсы

Надежные энергетические ресурсы и средства их доставки в здания являются существенным фактором обеспечения и повышения качества жизни людей.

2. Гарантированность обеспечения энергией

Обеспечение бесперебойных поставок энергетических ресурсов жизненно важно для сохранения нашего стандарта жизни и для защиты национальных интересов.

3. Окружающая среда

Существуют естественные пределы использования всех энергетических ресурсов, особенно ископаемого топлива, связанные с сохранением окружающей среды. Уменьшение использования этих ресурсов повысит степень долговременного жизнеподдержания нашей среды и повысит качество жизни будущих поколений.

4. Жизнеподдержание

У человечества нет других вариантов поддержания нормальных жизненных условий как только перейти к жизнеподдерживающим энергетическим системам, и скорейшая разработка технологий применения возобновляемых ресурсов является существенным фактором этого перехода. Однако еще долгое время будут необходимы невозобновляемые ресурсы, поэтому необходима дальнейшая разработка эффективных и экологически безопасных систем, использующих такие ресурсы.

5. Эффективность потребления энергии

С использованием экономических рычагов потребление энергии в существующих и новых структурах может быть существенно сокращено. Вместе с этим могут реализовываться необходимые обществу виды обслуживания зданий, при сохранении уровня охраны здоровья, безопасности, комфорта и производительности.

6. Баланс

Использование любых энергетических ресурсов имеет как негативные, так и положительные моменты. Кроме того, все они неравнозначны по объему имеющихся запасов, степени доступности и предполагаемым срокам добычи. Поэтому необходимо, рассматривая проблему энергообеспечения, осуществить должный баланс различных ресурсов, включая ископаемое топливо, возобновляемые ресурсы, атомную энергию.

Эти заявления затрагивают многие глобальные и местные проблемы. ASHRAE констатирует наличие следующих проблем, предлагает основанные на достаточной информированности способы решения каждой из этих проблем. Члены ASHRAE считают эти проблемы весьма важными и способными оказывать существенное влияние на промышленность систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, холодильных систем, а также на качество жизни людей.

Гарантированное долговременное энергоснабжение очень важно для поддержания и улучшения качества нашей жизни. Политика правительства оказывает существенное влияние на виды и экономические показатели ресурсов, разрабатываемых и используемых в этих целях.

Обсуждение политики решения указанных проблем должно включать следующие вопросы.

1. Эффективность потребления энергии

Разработка действенной политики должна исходить из того факта, что повышение эффективности потребления энергии в новых и существующих зданиях может ограничить незащищенность инфраструктуры риском, связанным с прекращением энергоснабжения. Кроме того, оно может продлить экономически оправданную разработку существующих невозобновляемых энергетических ресурсов. Такие существенные преимущества повышения эффективности потребления энергии, положительно влияющие на экономические параметры и качество жизни, еще не всегда учитываются в существующих экономических моделях. Насколько возможно, должна быть произведена количественная оценка этих преимуществ, результаты которой должны приниматься во внимание в процессе формирования соответствующей политики.

2. Законодательное регулирование

Слишком жесткие или, наоборот, слишком свободные условия законодательного регулирования могут препятствовать разработке и созданию надежной инфраструктуры гарантированного энергоснабжения. Регулирующие предписания в энергетической промышленности, особенно в атомной энергетике, должны основываться на четких инженерных принципах, включающих оценку полного жизненного цикла системы, сочетающуюся с необходимостью надлежащего контроля всех норм и правил.

3. Разнообразие

Источники энергии отличаются по объему наличных запасов, доступности и предполагаемым срокам добычи. Для обеспечения долговременной безопасности государственная и национальная политика должна поддерживать разработку и использование полного комплекса разнообразных мер, обеспечивающих долговременное жизнеподдерживающее энергоснабжение, включая меры по увеличению поддержки разработок технологий, использующих возобновляемые энергетические ресурсы.

Влияние на окружающую среду разработки и потребления энергетических ресурсов

Разработка и потребление невозобновляемых энергетических ресурсов оказывают значительное и преимущественно отрицательное воздействие на окружающую среду. В качестве таких отрицательных факторов можно упомянуть стоимость разработки таких ресурсов, в которую, например, входит стоимость приборов обнаружения газообразных выделений, стоимость рекультивации горных выработок, затраты на установку устройств защиты от подземных вод, затраты на очистку сточных вод и захоронение отходов. Однако здесь еще не указаны другие экономические издержки, связанные, в частности, с загрязнением воздуха и воды, истощением ресурсов, возможным влиянием на глобальные изменения климата. Повышение эффективности использования таких ресурсов меньше влияет на экологию, чем многочисленные аспекты поставки этих ресурсов, а использование возобновляемых источников энергии, в основном, имеет значительно меньшее влияние на окружающую среду, чем использование ископаемых ресурсов.

Все новые решения по энергетическим ресурсам, основанные как на регулирующих предписаниях, так и на тенденциях, складывающихся на свободном рынке, должны учитывать влияние на окружающую среду, в том числе на стороне потребления новых и существующих ресурсов, включая и возобновляемые ресурсы.

Влияние зданий на инфраструктуру подачи энергии

Потребление энергии в зданиях вносит значительный вклад в летние и зимние пиковые нагрузки на систему электроснабжения. При этом надежность системы электроснабжения в большой степени зависит от пиковых потреблений мощности устройствами и оборудованием зданий. Конструкция и расположение зданий также оказывает влияние на инфраструктуру подачи природного газа. Здания могут проектироваться и обслуживаться таким образом, чтобы сглаживались эти пиковые нагрузки, но для этого часто бывает недостаточно экономических стимулов. Энергоэффективные здания, микротурбины, топливные элементы, тепловые аккумуляторы и усовершенствованные контрольные приборы – все это может быть использовано для снижения пиковых нагрузок на сеть энергоснабжения.

Усовершенствованное рыночное регулирование, включающее широкое использование стоимости коммунальных услуг в зависимости от времени суток и сезонных цен, может выявить влияние использования энергии на инфраструктуру энергообеспечения и предоставить участникам рынка стимулы для проектирования и эксплуатации зданий в соответствии с этим влиянием.

Децентрализованные системы обеспечения на уровне здания, такие как микротурбины, топливные и фотоэлектрические элементы, могут быть положены в основу эффективных методов снижения нагрузки на инфраструктуру энергообеспечения и могут предоставить возможности для возрастающего использования возобновляемых энергетических ресурсов.

Реструктуризация коммунальных служб

Изменения в коммунальных системах обеспечения природного газа и электрической энергии, включая реструктуризацию и устранение правовой неопределенности, привели к существенному сокращению программ повышения эффективности потребления энергии на коммунальном уровне. Вследствие разнообразия и сложности реализации усовершенствованных систем, направленных на повышение эффективности потребления энергии, им трудно конкурировать на общем рынке, даже если они имеют большое преимущество в стоимости. Повышение эффективности и контролирование потребления энергии в зданиях представляет собой эффективный способ сокращения потребности в традиционных энергетических ресурсах и уменьшения нагрузки на инфраструктуру энергоснабжения.

Политика реструктуризации должна способствовать экономичному потреблению и использованию возобновляемых ресурсов для сокращения общих расходов потребителей энергии и увеличения долгосрочных преимуществ.

Препятствия на пути повышения эффективности потребления энергии в зданиях

На базе существующей практики может быть значительно повышена эффективность использования энергии в существующих и новых зданиях. Однако на этом пути существует множество препятствий и требующих устранения недостатков, затрудняющих достижение наиболее экономичным образом максимальной эффективности. Некоторые из этих препятствий являются институциональными, в то время как другие имеют политическую и правовую природу.

Регулирующие органы должны учитывать рыночные влияния и способствовать рыночным преобразованиям для поддержки повышения эффективности применения энергии и внедрения систем, использующих возобновляемые энергетические ресурсы. Список, хотя и не исчерпывающий требующих преодоления характерных рыночных препятствий и трудностей, включает в себя следующие аспекты:

- Неспособность осознать и воспринять эффективность на всем жизненном цикле (например, сосредоточенность на первоначальных затратах).

- Отсутствие рекомендаций, целевых ориентиров и инструментов измерения производительности зданий в течение всего их жизненного цикла.

- Система оплаты, не стимулирующая проектирование энергоэффективных зданий.

- Наличие строительных норм и правил, не способствующих усовершенствованным разработкам.

- Страх перед возможными судебными спорами, служащими сдерживающим средством для инновационных разработок и проектных работ.

- Необходимость наличия стимулов в условиях, когда разные стороны ответственны за расходы на этапах проектирования, строительства, эксплуатации здания, а также за стоимость различных служб в здании.

Необходимые энергетические нормы для новых зданий

Существующие энергетические нормы и стандарты на оборудование являются минимальными стандартами, проектирование и строительство многих зданий могут быть выполнены со сравнительно небольшими затратами, и при этом их параметры энергопотребления могут быть существенно лучше требований существующих правил. В настоящее время большинство энергетических правил базируются, по крайней мере частично, на средних ценах на энергию, которые мало связаны с экономическими последствиями решений в области энергетической политики и которые могут устареть в течение срока действия правил. Многие энергетические правила не проводятся жестким образом вследствие недостатка опыта у следящих за соблюдением этих правил органов и ограниченности ресурсов для контроля.

Энергетические правила должны служить достаточным экономическим стимулом для владельцев и организаций, обслуживающих здания, давая возможность приведения цен на энергию в соответствии с местными условиями.

Энергетические стандарты служат базисом для создания минимальных требований энергетических правил. При этом следует учитывать, что зачастую при строительстве зданий могут быть предложены экономичные решения, превосходящие эти требования.

Минимальные энергетические правила должны внедряться для достижения необходимых целей.

Эффективность потребления энергии и качество воздуха в помещении

Повышение качества воздуха в помещении и повышение эффективности энергопотребления не могут восприниматься как противоположные цели. Традиционные методы обеспечения качества внутреннего воздуха основаны на увеличении потока вентиляционного воздуха, что требует дополнительной энергии для установки кондиционирования воздуха. Однако эффективной системой (или зданием) может считаться такая система, которая удовлетворяет всем требованиям с минимальным потреблением ресурсов, а качество воздуха внутри помещения является одним из основных требований во всех зданиях. Следовательно, эта проблема сводится к задаче обеспечения необходимого качества внутреннего воздуха с использованием метода максимально возможного повышения эффективности потребления энергии. Этого можно достичь благодаря усовершенствованной технологии, инновационным конструкторским решениям и оборудованию с улучшенными характеристиками.

***

Понимая всю значимость представляемых доктрин как РААСН, так и ASHRAE следует понимать, что возможность – это еще не реальность. Обществу предстоит пройти долгий и трудный путь познания общих интересов и общих целей в реализации проблемы экономного расходования энергии как проблемы будущего развития. Главное здесь, по нашему мнению, обрести новую мораль и новую нравственную основу жизни людей на планете Земля.