Мировой взгляд на строительную энергетику и энергосбережение

Ю. А. Табунщиков, докт. техн. наук, член-корр. РААСН, профессор, президент НП «АВОК»

Особая роль в формировании отношений «общество – энергоресурсы» принадлежит строительной индустрии, которая потребляет до 40 % всех ископаемых энергоресурсов. Особенность этих отношений состоит в том, что строительство слабо воспринимает и медленно использует дорогостоящие энергоэффективные технологии.

Ключевым моментом современного этапа отношений «общество – энергоресурсы» является разработка Правил, которые определяли бы права и обязанности государства и граждан – производителей и потребителей энергии, в том числе с учетом защиты интересов будущих поколений.

Примерами таких правил является Резолюция саммита «Восьмерки» в Санкт-Петербурге в 2006 году «Глобальная энергетическая безопасность» и Директива Европейского сообщества.

Большая работа по созданию таких Правил ведется в НП «АВОК», ASHRAE, REHVA, SCANVAC, VDI и в других авторитетных международных и национальных общественных профессиональных организациях. Здесь представлен обобщенный краткий вариант правил взаимоотношений «общество– энергетика и энергосбережение», разработанных в упомянутых выше организациях.

Назовем основные Правила, являющиеся общими, весьма важными и способными оказывать существенное влияние на промышленность систем климатизации и, соответственно, на качество жизни людей.

1. Обеспечение гарантированного и экономичного энергоснабжения.

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

Для решения этой проблемы любое государство должно рассмотреть следующие вопросы:

– 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.

– 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 жизненно- го цикла системы, сочетающуюся с необходимостью надлежащего контроля всех норм и правил.

– используемые энергоносители. 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.

2. 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 и добычи 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 влияют на экологические последствия, чем многочисленные аспекты поставки этих ресурсов.

В этой связи следует отметить, что использование возобновляемых энергетических ресурсов в основном оказывает значительно меньшее воздействие, чем применение 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.

3. 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 оказывают 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, микро-турбины, топливные эле-менты, 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 микро-турбины, 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.

4. 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 усо-вершенствованных 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.

5. 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 рыночное влияние 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:

– 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 фактором 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.

6. Необходимые энергетические нормы для новых зданий.

Существующие энергетические нормы и стандарты на оборудование являются минимальными стандартами, и 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.

7. Эффективность потребления энергии и качество воздуха в помещении.

Повышение качества воздуха в помещении и эффективности энергопотребления 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.

Необходимо поддерживать политику и стандарты, в которых требования охраны здоровья, безопасности и комфорта совмещаются с высоким уровнем эффективности энергопотребления.

Для решения выделенных вопросов необходимо продвижение мер по повышению эффективности энергопотребления, сохранению окружающей среды, достижению должного уровня разработки и использования энергетических ресурсов как составной части этических принципов правительственных органов и мирового сообщества. Такое продвижение должно реализовываться программами и деятельностью, связанными с исследованиями, технологическими разработками, формированием соответствующей политики, образованием и помощью нуждающимся слоям населения.

Необходимо продолжать деятельность по определению направления исследований, координировать и проводить эти исследования, способствовать проведению и осуществлять финансовую поддержку исследований по использованию энергии в зданиях и по повышению эффективности этого использования. Общество должно поддерживать усилия по совершенствованию технологий, связанных со всеми формами преобразования энергии.

Важно способствовать разработкам методов, систем и оборудования, повышающих эффективность использования в конструкциях зданий возобновляемых энергетических ресурсов, таких как солнечная энергия, геотермальные источники, энергия биомассы, гидроресурсы и энергия ветра.

Следует способствовать технологическим и практическим разработкам, понижающим риск ухудшения условий окружающей среды и проявлений связанных с этим последствий для здоровья населения и экономических последствий в общемировом масштабе.

Нужно совершенствовать инструментальные средства анализа, способные помочь инженерам, проектировщикам и владельцам зданий сделать экономически и экологически правильный выбор характеристик проекта, учитывающих все его аспекты на протяжении всего срока службы здания.

Обязательно продолжать разработку количественных рекомендаций по проектированию усовершенствованных зданий, параметры которых значительно превосходят минимальные критерии.

Наладить совместную работу крупнейших мировых организаций для разработки систем улучшенной производительности, параметры которых значительно превосходят минимальные стандарты и требования, основанные только на рассмотрении стоимостных и экономических аспектов. Такая работа должна способствовать внедрению в конструкции зданий более энергоэффективных процессов, оборудования, материалов и техники.

Продолжать поддержку ввода в эксплуатации здания в целом и разрабатывать инструментальные средства для контроля производительности на этапе ввода здания в эксплуатацию.

Решать проблемы качества внутренней и внешней среды, признавая необходимость обеспечения здоровой среды обитания человека при помощи энергоэффективных средств.