Технико-экономическая оценка эффективности энергосберегающих мероприятий при проведении капитального ремонта многоквартирных домов

Ю. А. Табунщиков, президент НП «АВОК»,

П. Ю. Туркин, Департамент капитального ремонта жилищного фонда г. Москвы,

В. И. Ливчак, начальник отдела энергоэффективности строительства Мосгосэкспертизы

Н. В. Шилкин, доцент МАрхИ

В настоящее время в Москве осуществляется крупномасштабный, не имеющий исторических аналогов, комплексный капитальный ремонт жилых зданий первого, второго и третьего поколений таких типовых серий, как II-18, II-29, II-49, II-57, II-68, И-209А, 1605АМ, П3, П30, П44, П46, КОПЭ. Комплексный капитальный ремонт включает в себя:

• утепление наружных ограждающих конструкций зданий;
• утепление совмещенных кровель или чердачных перекрытий;
• замену оконных и балконных блоков на энергоэффективные более герметичные;
• остекление лоджий и балконов;
• внедрение автоматизированных узлов управления теплопотреблением зданий на отопление;
• индивидуальное регулирование теплоотдачи каждого отопительного прибора.

Утепление наружных ограждающих конструкций зданий осуществляется либо за счет применения теплоизоляционных фасадов с тонким штукатурным слоем, либо за счет навесных фасадных систем с вентилируемой воздушной прослойкой. При этом приведенное сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций повышается до величины, регламентируемой МГСН 2-01.99 и СНиП 23-02–2003, что составляет 3,13 м²•°С/Вт.

При утеплении совмещенных кровель или чердачных перекрытий их приведенное сопротивление теплопередаче повышается до величины 4,12 м²•°С/Вт.

При замене оконных блоков их приведенное сопротивление теплопередаче повышается до величины 0,54 м²•°С/Вт, а сопротивление воздухопроницанию – до 0,9 м²•ч/кг.

При реконструкции системы отопления взамен элеваторных узлов устанавливаются автоматизированные узлы управления теплопотреблением зданий, а отопительные приборы оснащаются термостатами.

Технико-экономическая оценка эффективности перечисленных выше энергосберегающих мероприятий выполнена НП «АВОК» по заданию Департамента капитального ремонта жилищного фонда г. Москвы. Работа включала в себя:

• оценку эффективности энергосберегающих мероприятий, включающую в себя расчеты удельного теплопотребления и установление структуры теплового баланса зданий до и после капитального ремонта;
• оценку экономической эффективности (расчет сроков окупаемости) как комплекса энергосберегающих мероприятий, так и каждого в отдельности;
• оценку экологического эффекта энергосберегающих мероприятий;
• экспертизу разделов «Энергосбережение» типовых проектов жилых зданий;
• обоснование необходимости корректировки расчетного расхода тепловой энергии на отопление, расчетных параметров теплоносителя, циркулирующего в системе отопления, и графика подачи тепловой энергии на отопление в зависимости от температуры наружного воздуха;
• предложения по модернизации автоматизированного узла управления потреблением тепловой энергии на отопление.

Ниже приведены основные результаты выполненной работы.

Расчетное теплопотребление определялось по методике, разработанной в НП «АВОК», которая учитывает теплопотери за счет воздухообмена с учетом инфильтрации, наличие встроенно-пристроенных помещений общественного назначения, теплопоступления с солнечной радиацией, бытовые тепловыделения и т. д.

Сроки окупаемости энергосберегающих мероприятий рассчитывались по методике, разработанной в НП «АВОК».

Оценка потенциала экономии энергии в результате реализации указанных выше энергосберегающих мероприятий осуществлялась на примере базовых вариантов зданий-представителей типовых серий II-18-01/12, II-49-04/9, П3/16, П44/16.

Показатели теплозащиты ограждающих конструкций здания и система регулирования отопления до и после проведения капитального ремонта приведены в табл. 1.

Расчеты удельного теплопотребления здания за отопительный период выполнены в соответствии с «Руководством по расчету теплопотребления эксплуатируемых жилых зданий» АВОК–8–2007, разработанным совместно специалистами Департамента топливно-энергетического хозяйства г. Москвы и НП «АВОК», утвержденным первым заместителем мэра Москвы в Правительстве Москвы, руководителем Комплекса городского хозяйства и согласованным в установленном порядке с Мосгосэкспертизой, Департаментом жилищного хозяйства и благоустройства г. Москвы, Москомархитектурой, ОАО «Моспроект», ГУП «Мосжилниипроект» и другими организациями, а также в соответствии с методикой оценки энергосберегающих мероприятий. Удельное теплопотребление здания до и после капитального ремонта и экономия энергии приведены в табл. 2. Значения удельного теплопотребления здания за отопительный период, приведенные в табл. 2, даны с учетом теплопоступлений от солнечной радиации в соответствии с требованиями МГСН 2.01–99 «Энергосбережение в зданиях. Нормативы по теплозащите и тепловодоэлектроснабжению». Однако здания-представители, выбранные в качестве базовых вариантов, не имеют определенной ориентации, поэтому при расчетах использовались усредненные значения вклада солнечной радиации. Проведенные расчеты показали, что при учете вклада солнечной радиации в тепловой баланс здания величина удельного теплопотребления здания за отопительный период понижается в среднем на 10 %.

Экономия энергии по отдельным энергосберегающим мероприятиям определялась относительно соответствующих элементов базового варианта здания соответствующей серии до капитального ремонта. Общая экономия энергии определялась для здания с повышенной теплозащитой ограждающих конструкций, окнами с низкой воздухопроницаемостью и установленным автоматизированным узлом управления системой отопления по сравнению с базовым вариантом здания соответствующей серии до капитального ремонта. В табл. 3 приведена экономия энергии за отопительный период после капитального ремонта по отдельным энергосберегающим мероприятиям.

Таким образом, можно сделать вывод о том, что увеличение в ходе капитального ремонта сопротивления теплопередаче стен до величины R₀ = 3,13 м²•°С/Вт, сопротивления теплопередаче окон до величины R₀ = 0,54 м²•°С/Вт и сопротивления воздухопроницанию окон до величины 0,9 м²•ч/кг, а также устройство автоматизированного узла управления системой отопления позволяют прийти к результатам в части снижения удельного расхода тепловой энергии системой отопления зданий за отопительный период, показанным в табл. 4.

Указанные значения удовлетворяют требованиям МГСН 2.01–99 «Энергосбережение в зданиях. Нормативы по теплозащите и тепловодоэлектроснабжению».

Согласно МГСН 2.01–99, требуемый удельный расход тепловой энергии системой отопления зданий за отопительный период составляет:

• 95 кВт•ч/м² для зданий высотой 10 и более этажей (серии II-18-01/12, П-3/16, П-44/16);
• 105 кВт•ч/м² для зданий высотой 9 этажей (серия II-49-04/9).

В результате применения энергосберегающих мероприятий при капитальном ремонте достигается экономия тепловой энергии в среднем по принятым зданиям-представителям:

• без применения автоматизированного узла управления системой отопления – 41 %;
• с автоматизированным узлом управления системой отопления – 59 %.

При расчете экономии энергии в денежном эквиваленте цена на тепловую энергию принималась в соответствии с Постановлением Правительства Москвы от 10.12.2008 года № 1112-ПП «Об утверждении цен, ставок и тарифов на жилищно-коммунальные услуги для населения на 2009 год». Для расчета стоимость тепловой энергии в 2009 году принималась с учетом дотации, равной 0,986 руб./кВт•ч. Экономия энергии за отопительный период по типам зданий приведена в табл. 5.

Устройство автоматизированного узла управления системой отопления вместо системы регулирования отопления с элеваторным узлом и установка термостатов позволяют обеспечить экономию энергии:

• в здании серии II-18-01/12 – на 18 %;
• в здании серии II-49-04/9 – на 20 %;
• в здании серии П-3/16 – на 16 %;
• в здании серии П-44/16 – на 16 %.

После выполнения комплексного капитального ремонта в соответствии с требованиями существующих норм потери тепловой энергии на подогрев наружного воздуха для вентиляции жилых зданий в нормативном объеме в среднем равны теплопотерям через наружные ограждающие конструкции. Необходимо иметь в виду, что искусственное снижение воздухообмена приведет к нарушению санитарно-гигиенических условий. Для экономии энергии на подогрев вентиляционного воздуха возможно применение утилизации теплоты вытяжного воздуха для подогрева приточного, что связано с переходом на механические системы вентиляции.

В составе потерь тепловой энергии через наружные ограждающие конструкции доля потерь тепловой энергии через покрытия, чердачные и цокольные перекрытия ничтожно мала – 3–4 % и даже в 9-этажном доме не превышает 6 %, что говорит о нецелесообразности повышения теплозащиты этих ограждений. Доля теплопотерь через стены составляет 14–19 % в тепловом балансе здания, но еще большую долю составляют теплопотери через окна – 25–31 %. Если увеличение толщины утеплителя в стенах связано с трудностями крепления материала утеплителя и покровного слоя, что может повлечь снижение теплотехнической однородности конструкции, то увеличение сопротивления теплопередаче окон возможно до 0,8–1,05 м²•°С/Вт (есть примеры реализации таких решений в практике московского строительства), т. е. в 1,5–2 раза.

Анализ теплопотребления жилых домов типовых серий массового индустриального домостроения в Москве с 1960 по 1993 годы показывает, что удельный расход тепловой энергии системой отопления зданий за отопительный период в 2–2,5 раза выше значений, требуемых МГСН 2.01–99 «Энергосбережение в зданиях. Нормативы по теплозащите и тепловодоэлектроснабжению». Это объясняется тем, что жилые дома обладают низкими значениями теплозащиты наружных ограждающих конструкций, избыточным воздухообменом в квартирах за счет высокой инфильтрации наружного воздуха через заполнения световых проемов и малоэффективными системами управления теплоотдачей отопительных приборов, подключенных к тепловой сети через элеваторный узел.

В результате применения энергосберегающих мероприятий при капитальном ремонте жилых домов типовых серий массового индустриального домостроения достигается экономия тепловой энергии за отопительный период по рассмотренным домам типовых серий в среднем на 59 %, в том числе:

• 25 % – за счет повышения теплозащиты наружных стен и чердачных перекрытий в холодных чердаках;
• 10 % – за счет повышения теплозащиты окон;
• 6 % – за счет сокращения избыточного воздухообмена в квартирах;
• 18 % – за счет устройства автоматизированного узла управления системой отопления и установки термостатов на отопительных приборах.

Кроме достижения существенного снижения удельного расхода тепловой энергии системой отопления зданий за отопительный период, также обеспечивается повышение качества микроклимата в помещениях за счет возможности индивидуального регулирования температуры воздуха в квартирах.

Основные потери тепловой энергии происходят через наружные стены и окна. Несмотря на то что площадь окон в жилых домах типовых серий массового индустриального домостроения значительно меньше (18–25 % от площади фасада) площади наружных стен, теплопотери через наружные стены и окна вполне сопоставимы. Это объясняется тем, что сопротивление теплопередаче окон в 6 раз ниже сопротивления теплопередаче наружных стен, и, кроме того, имеют место теплопотери за счет инфильтрации наружного воздуха через неплотности конструкций оконных заполнений.

Литература

1. Руководство по расчету теплопотребления эксплуатируемых жилых зданий [Текст]: руководство АВОК–8–2007. – Введ. 2005–09–20. – М.: АВОК–ПРЕСС, 2007.

2. Об утверждении цен, ставок и тарифов на жилищно-коммунальные услуги для населения на 2008 год [Текст]: постановление правительства Москвы № 963-ПП. – Введ. 2007–11–06.

3. Энергосбережение в зданиях. Нормативы по теплозащите и тепловодоэлектроснабжению [Текст]: МГСН 2.01–99. – Введ. 1999–02–23. – М.: ГУП «НИАЦ», 1999.

4. Автоматизированные индивидуальные тепловые пункты взамен центральных тепловых пунктов. Нормы проектирования [Текст]: рекомендации Р НП «АВОК» 3.2.2–2009. – Введ. 2008–12–29. – М.: АВОК–ПРЕСС, 2009.

5. Здания жилые и общественные. Нормы воздухообмена [Текст]: стандарт СТО НП «АВОК» 2.1–2008. – Введ. 2004–06–09. – М.: АВОК–ПРЕСС, 2008.

6. Дмитриев А. Н. Руководство по оценке экономической эффективности инвестиций в энергосберегающие мероприятия [Текст] / А. Н. Дмитриев, И. Н. Ковалев, Ю. А. Табунщиков и др. – М.: АВОК–ПРЕСС, 2005.

7. Ливчак В. И. К вопросу о точности определения расхода теплоты на отопление жилых и общественных зданий [Текст] / В. И. Ливчак // Энергосбережение. – 2008. – № 5.

8. Ливчак В. И. С чего начинать энергоаудит эксплуатируемых зданий [Текст] / В. И. Ливчак // Энергосбережение. – 2007. – № 6.

9. Ливчак В. И. Расчет теплопотребления эксплуатируемых жилых зданий – основа энергосбережения [Текст] / В. И. Ливчак // АВОК. – 2005. – № 7.

10. Малявина Е. Г. Расчет воздушного режима многоэтажных зданий с различной температурой воздуха в помещениях [Текст] / Е. Г. Малявина, С. В. Бирюков // АВОК – 2008 – № 2.