Короткі теоретичні відомості.

Нормативна документація, що регламентує сферу теплопостачання в Україні є :

- КТМ (керівні технічні матеріали) 244-94 «Норми та вказівки по нормуванню витрат палива та теплової енергії на опалення житлових та громадських споруд, а також на господарсько-побутові потреби в Україні»;

- КТМ 204 Україна 246-99 «Галузева методика нормування витрат палива на виробництво та відпуск теплової енергії котельнями теплового господарства»;

- «Настанова з розроблення та складання енергетичного паспорту будинків при новому будівництві та реконструкції» - ДСТУ Н Б А.2.2-5:2007;

- «Проект закону про енергоефективність житлових і суспільних будівель»;

- ДБН В.2.6-31:2006 «Теплова ізоляція будівель»;

- Типова методика «Загальні вимоги до організації та проведення енергетичного аудиту», затверджена Наказ № 56 від 20.05.2010р Головою національного агентства України з питань забезпечення ефективного використання енергетичних ресурсів С. Єрміловим.

Поняття енергоаудиту в будівельній сфері.

Визначення поняття енергоаудиту в будівлях вперше надано в ДСТУ Н Б А.2.2-5:2007 і є : визначення ефективності використання паливно-енергетичних ресурсів (ПЕР) на обігрівання будівлі під час його експлуатації, включно проведення аналізу архітектурно-планувальних рішень, інструментальне визначення теплотехнічних показників теплоізоляційної оболонки будівлі і енергетичних характеристик інженерного обладнання, структури енерговитрат за опалювальний період, визначення відповідності фактичних питомих витрат тепла нормативним значенням, визначення потенціалу енергозбереження, пропозиція обгрунтованих заходів з підвищення енергоефективності будівлі.

Основними об’єктами енергоаудиту є підприємства і організації. При цьому основні резерви економії енергоресурсів знаходяться у виробничій сфері і, відповідно, до спеціалістів, допущених до проведення енергоаудиту, пред’являються професійні вимоги аналогічні інженерно-технічного персоналу підприємств: технічна освіта в галузі енергетики, електротехніки або електромеханіки. Такий спеціаліст з легкістю обстежить заводський цех або котельню, виявить недоліки в роботі обладнання, розрахує питомі норми витрат енергоносіїв і надасть необхідні рекомендації щодо їх економії. Але проведення аналізу архітектурно-планувальних рішень йому не під силу.

Сучасні дослідження в галузі потенціалу енергоефективності України (частково, рейтинг енергоефективності областей) свідчить про те, що потенціал енергосбереження в сфері ЖКГ наразі значно вище, ніж в промисловості. Вочевидь, для цього існує цілий ряд причин:

- значна урбанізація населення і великий процент мешанців багатоповерхівок;

- зношеність житлового фонду, суспільних будівель, інженерних комунікацій, котелень, які за роки незалежності України ремонтувалися тільки косметично, а також менталітет, що не змінився з часів копійчаного газу і води задарма.

Наявність енергоаудиту є підставою для розробки проекту термомодернізації будівлі і ремонту системи опалення та отримання відповідного бюджетного фінансування.

Важливими питаннями також є атестація спеціалістів з будівельною освітою, а також обов’язкова енергопаспортизація будівель, тепловізійне обстеження теплових витрат житлової багатоквартирної будівлі.

Порядок проведення енергоаудиту на Україні.

В Україні право проведення енергоаудиту мають спеціалізовані організації, атестовані Державним агентством з енергоефективності та енергозбереження України, які мають в своєму складі спеціалістів з визначеною освітою і кваліфікацією. Контролює його проведення Центральна група енергоаудиту. Під час виявлення суттєвих порушень вона може позбавити спеціалізовану організацію даного права. Енергоаудит в будівлях, з одного боку, є одним з розділів енергоаудиту об’єкту (відповідно до норм у сфері енергозбереження), і іншого боку, це окремий вид енергоаудиту згідно законодавства в будівництві, але традиційні енергоаудитори часто некомпетентні в його проведенні.

Поняття енергоефективності будівель.

Поняття енергоефективності будівель введено в ряді нормативних документів останніх років, частково в ДБН В.2.6-31:2006 та ДСТУ Н Б А2.2-5:2007.

Під енергоефективністю будівлі розуміють її здатність забезпечувати оптимальні параметри мікроклімату приміщень за визначених (фактичних або розрахункових) витрат енергії на опалення. Іншою мовою, це вартість комфорту: чим вона вище за витратами на опалення, тим нижче клас енергоефективності будівлі.

Існує 6 класів будівель за енергоефективністю. Клас сприймається як співвідношення між фактичними і нормативними для даного типу будівель в даній кліматичній зоні витратами тепла на його опалення; для будівель, що проектуються заново, клас енергоефективності повинен бути не нижче С, при цьому фактичні витрати тепла приблизно дорівнюють нормативним, заданим в вищевказаних документах.

Наразі, на практиці навіть наново збудовані будівлі часто не досягають до класу С, а будівлі класу А і В в Україні не існують.

Фактори, які мають певний вплив на енергоефективність будівель і споруд.

На енергоефективність будівель і споруд впливає цілий ряд факторів, починаючи з об’ємно-планувального рішення і архітектурногї концепції, яка часто підпорядковується бурхливій фантазії архітектора або замовника без урахування кліматичних факторів, умов експлуатації будівлі, якості будівельних матеріалів, що є на ринку, людського фактору будівника, який схильний до спрощування і здешевлення любих архітектурних вишуків з метою отримання максимального прибутку. Також показник енергоефективності будівлі впливають теплофізичні характеристики матеріалів опоряджувальних конструкцій (стін, перекриттів, вікон та інше), що використовуються, потреби внутрішніх приміщень у вентиляції, характеристики системи вентиляції, що застосовується, відсоток засклених фасадів. На енергоефективність будівлі суттєво впливає якість будівельних матеріалів і якість їх монтажу. Якщо на етапі проектування всі норми начебто дотримуються, то після введення в експлуатацію виявляється маса недоліків.

Стандарти, закладені в законодавчій базі України з енергоефективності будівель і споруд.

Стандарти енергоефектиності, закладені у вітчизняній норматиній базі, відрізняються від світових і, частково, прийнятих в ЕС в основному не кількісними, а якісними характеристиками.

1. Директиви ЕС, на відміну від вітчизняних ДБН, виконуються, і за їх невиконання сплачуються чималі штраф як підрядниками, так і власниками неефективних будівель.

2. Країни ЕС, позбавлені інертної спадковості, раз і назавжди встановили курс на скорочення потреб енергоресурсів, заміщення традиційних джерел енергії на відновлювальні, скорочення викидів парникових газів і утилізацію відходів, і цей курс не залежить від політичного, а в плані енергоефективності справжня стабільність.

3. Європейська система енергетичної безпеки – набагато ширше поняття, чим вітчизняна економія на опаленні. Частково, при розрахунку енергетичного балансу будівлі враховуються витрати на кондиціювання, освітлення, воду і каналізацію, а розрахунок вартісті експлуатації будівлі, що будується, враховується, окрім вищепереліченого, витрати на поточний ремонт і заміну обладнання протягом терміну експлуатації. Вітчизняний енергоаудит в будівлі підіймає лише питання витрат на опалення.

Поняття верифікації в Україні.

В 8.3.7. типової методики «Загальні вимоги до організації та проведення енергетичного аудиту» існує і описано поняття верифікації: для оцінювання вірогідності отриманої документальної інформації про об’єкт ЕА необхідно проводити її верифікацію шляхом порівняння її з інформацією, яка отримана за допомогою засобів контрольно-вимірювальної техніки, для цього ж об’єкту.

У випадку неможливості проведення вимірювань необхідних параметрів технологічного процесу верифікація документальної інформації може здійснюватися за допомогою даних, отриманих з довідникової літератури. Але вказане вище стосується лише промислових об’єктів.

Контроль за енергоефективністю будівель, що будуються заново, на стадії проекту.

На етапі проекту не існує аудиту, але необхідно дотримання діючих норм з енергоефективності. Частково, до складу проекту житлових і суспільних будівель повинен входити розділ «Енергоефективність», а також повинні враховуватися вимоги до систем опалення, вентиляції, вікон, систем фасадної ізоляції і таке інше. Проект повинен проходити експертизу проектної документації в частині економії енергії, але, наразі її проходять одиниці, незважаючи на високі штрафи за порушення будівельних норм, в тому числі і вимог енергоефективності.

Енергоаудит повинні проходити старі будівлі, у тому числі і ті, термін експлатації термічної оболонки вже збіг (для сучасних будівель 25 років), а також ті будівлі, теплофізичні показники опоряджувальних конструкцій яких, погіршилися в процесі експлуатації. На практиці такі енергоаудити не проводяться через банальну відсутність коштів і бажання замовників. А закон поки що не вимагає.

Раніше чи пізніше все одно прийдеться навести порядок в законодавстві України, і тут без енергоаудиту в будівлях не обійтися.

 

Реконструкція у теплозабезпеченні. Техніко-економічні аспекти енергоощадності при реконструкції систем опалення.

В Україні обсяг робіт, спрямованих на зменшення споживання теплової енергії в житлово-комунальному секторі, залишається надзвичайно малим, що, в першу чергу, пояснюється потребою залучення значних інвестицій та великими термінами окупності цих заходів. Проте постійне зростання цін на енергоносії вимагає невідкладного вирішення цієї проблеми, а відсутність державного фінансування, обмежені фінансові можливості як місцевих територіальних громад, так і населення вимагає особливо зваженого підходу до вибору як самих термореноваційних заходів, так і до об’єктів, на яких вони впроваджуються.

Безперечно, першим кроком при термореновації будь-якого об’єкту є приведення теплотехнічних показників зовнішніх конструкцій до сучасних нормативних значень. Це досягається шляхом додаткового утеплення зовнішніх огороджень будівлі та заміною існуючих вікон сучасними тощо.

Термін окупності робіт з утеплення зовнішніх захищень (співвідношення капіталовкладень, спрямованих на реалізацію термореноваційного заходу до річної економії коштів, отриманої за рахунок цього термореноваційного заходу) залежить від типу теплоізоляційного матеріалу, його товщини та від термічного опору конструкції, яка утеплюється, а також від вартості спожитої теплової енергії[1].

Техніко-економічні розрахунких [1], проведені для двох груп споживачів – населення та споживачів, що фінансуються з бюджету будь-якого рівня, показують, що утеплення зовнішніх стін вже зараз є привабливим термореноваційним заходом для всіх бюджетних організацій. Для них термін окупності знаходиться в межах 3,6-8 років. Для загально-будівельних робіт нормативний коефіцієнт ефективності капіталовкладень становить 0,12, що відповідає терміну окупності 8,3 роки. У житловому секторі термін окупності робіт з утеплення зовнішніх стін все ще залишається високим (9-23 роки). Найближчим до нормативного значення (8,3 роки) він буде лише для панельних будинків, утеплених пінопластом товщиною 12 см. Опір теплопередачі такої стіни становить 2,5 Вт/м² ·К, що удвічі перевищує нормативну величину. Техніко-економічне порівняння проводилося на основі реальних економічних показників, які діяли у Львові на початку опалювального сезону 2010 року. Зокрема, тариф на теплову енергію по ЛМКП «Львівтеплоенерго» становив для населення 163,37 грн/Гкал., а для споживачів, що фінансуються з бюджету будь-якого рівня, - 393,63 грн/ Гкал. Середня вартість робіт з утеплення зовнішніх стін становить 142 грн/м².

Проте навіть якісна термореновація будинку, проведена в повному обсязі, автоматично не спричиниться до економії теплової енергії, а лише до зміни теплового режиму будинку.

Метою досліджень було визначити техніко-економічні чинники при реконструкції різних варіантів систем опалення, зокрем варіант, який дозволить максимально заощадити теплову енергію.

Для досягнення економії енергоносіїв необхідно, щоб існуюча в будинку система опалення могла адекватно реагувати на зміну теплового режиму будинку, в іншому випадку єдиним результатом термореновації буде підвищення температури внутрішнього повітря і як наслідок – перевитрата теплової енергії.

Побутує думка, що після проведення робіт з термореновації достатньо лише зменшити подачу теплоносія в будинок, прикривши запірну арматуру в тепловому пункті. Проте такий метод (кількісне регулювання – шляхом зміни кількості теплоносія при його незмінній температурі) є найменш прийнятним.

Це пов’язано з тим, що зміна витрати теплоносія призводить до порушення гідравлічного режиму системи опалення. Слід мати на увазі, що мова йде про системи, які знаходяться в експлуатації понад 30 років. За цей час вони зазнали цілого ряду несанкціонованих втручань при аварійних ремонтах, при усуненні дросельних шайб, при заміні або додатковому встановленні нагрівальних приладів. У більшості систем трубопроводи та опалювальні прилади забруднені мулом та окалиною.

Зменшення тепловитрат будинку на 40% при кількісному регулюванні вимагає такого ж зменшення витрати теплоносія, що неодмінно приведе до остаточного розбалансування гідравлічного режиму системи опалення.

У зв’язку з цим єдиним прийнятним способом регулювання є регулювання шляхом зміни температури теплоносія при його постійній (розрахунковій) витраті (якісне регулювання). В залежності від місця, де здійснюється таке регулювання, воно може бути центральним (на ТЕЦ або котельні), місцевим (в центральному або індивідуальному тепловому пункті). Кількісне регулювання є ефективним лише безпосередньо біля опалювального приладу (індивідуальне регулювання). Поєднання цих методів регулювання дозволяє також системі опалення ефективно реагувати на теплонадходження від сонячної радіації та від побутових джерел.

У зв’язку з цим доцільно з’ясувати, який з можливих варіантів реконструкції системи опалення буде ефективним не лише з точки зору обсягів заощадженої теплової енергії, але й за сукупними техніко-економічними показниками. Для цього проведено порівняльний аналіз на прикладі типового дев’ятиповерхового панельного будинку серії 84-044.85, який складається з п’яти секцій (під’їздів) по 36 квартир у кожному, за наступними характеристиками огороджуючих конструкцій (табл. 1).

Табл. 1.

Теплотехнічні характеристики п’ятисекційного дев’ятиповерхового панельного будинку серії 84-044.85.

Тип зовнішнього захищення	Загальна площа, F, м2	Дійсний коефіцієнт теплопередачі, k Вт/(м2·год)	Розрахункові тепловитрати, Q кВт	Частка від загальних тепловитрат, %
Зовнішня стіна		1,5		38, 6
Вікна та балконні двері		1,8		29,0
Перекриття над підвалом		1.0		6,6
Перекриття останнього поверху		1,2		5,9
Сумарні трансмісійні тепловитрати, кВт	-	-
Витрата теплоти на нагрівання вентиляційного повітря, кВт	-	-		19,6
Загальні розрахункові тепловитрати будинку, кВт	-	-

Розрахункова річна витрата теплової енергії Q_рік, на потреби опалення визначається за формулою [2]:

(1)

де загальні тепловитрати будинку через опоряджувальну оболонку будинку, кВт·год;

- побутові теплонадходження в будинок впродовж опалювального періоду, що визначаються за СНиП 2.04.05, кВт·год;

- надходження тепла в будинок через вікна від сонячної радіації впродовж опалювального періоду, кВт·год;

- коефіцієнт, що враховує додаткове теплоспоживання системою опалення, пов’язане з дискретністю номінального теплового потоку номенклатурного ряду опалювальних приладів і додатковими тепловитратами через зарадіаторні ділянки огороджень, тепловитратами трубопроводів, що проходять через неопалювані приміщення. Для багатосекційних та будинків великої довжини приймається 1,13, для будинків баштового типу - = 1,11;

- коефіцієнт, що враховує здатність опоряджувальних конструкцій приміщень будинків акумулювати або віддавати тепло при періодичному тепловому режимі. При відсутності даних можна прийняти 0,8;

- коефіцієнт авторегулювання подавання тепла в системі опалення(дані наведено нижче).

Кількість теплоти, на яку можна зменшити річне споживання системою опалення, можна представити у вигляді:

(2)

де – кількість теплоти, яка заощаджується протягом опалювального періоду за рахунок утеплення зовнішніх опоряджувальних конструкцій. При утепленні одношарової керамзитнобетонної панелі пінопластом товщиною 0,12 метра питома економія теплової енергії (віднесена до 1 м² поверхні стіни) становить 0,099 Гкал/рік [1]. Тоді величина для п’ятисекційного будинку буде становити 472 200 кВтгод.

Побутові теплонадходження протягом опалювального періоду включають: теплонадходження від побутових електроприладів (Q_ел), теплонадходження, що надходять при опалюванні природним газом (Q_пр), та теплонадходження від людей (Q_л).

Вважаємо, що теплонадходження від побутових електроприладів становлять 50-70% від кількості спожитої електроенергії [3]. Споживання електроенергії приймалося на підставі усереднених статистичних даних для трьох дев’ятиповерхових панельних будинків серії 84-044.85 впродовж опалювального періоду. На підставі цих даних визначено, що для 5-секційного будинку на 180 квартир кількість електроенергії, спожитої впродовж опалювального сезону, становить 121 000 кВтгод, що відповідає величині теплонадходжень Q_ел = 60500 кВт.

На підставі фактичних даних про споживання природного газу цими ж трьома будинками впродовж опалювального періоду визначено кількість газу, яку використали мешканці 5-секційного будинку: G_г = 12260 м³, що відповідає теплонадходженням Q_г = 57300 кВтгод.

Теплонадходження від людей визначалися за методикою [3], при цьому кількість мешканців прийнято N=550 осіб, що відповідає теплонадходженням Q_л = 48200 кВтгод.

Таким чином, сумарні побутові теплонадходження протягом опалювального періоду становлять Q_{вн п} = 166000 кВтгод.

Теплонадходження через вікна від сонячної радіації визначалися для чотирьох фасадів будинку за методикою [2] з урахуванням даних, наведених у [3, 4]. Для 5-ти секційного будинку, при орієнтації фасаду з найбільшим коефіцієнтом засклення на піддень, теплонадходження від сонячної радіації при розрахунковій географічній широті 48° пн.ш. будуть становити впродовж опалювального періоду Q_s = 119700 кВтгод.

Для наведених вище даних визначимо термін окупності заходів з енергоощадності, які включають утеплення зовнішніх стін будинку пінопластом товщиною 0,12 метра та кількох найбільш поширених способів регулювання подавання теплової енергії в системах опалення:

· однотрубна система опалення з термостатами та з пофасадним авторегулюванням в індивідуальному тепловому пункті (

· однотрубна система опалення з термостатами та з центральним авторегулюванням в індивідуальному тепловому пунткі (ІТП) (

· однотрубна система опалення з термостатами і без авторегулювання в ІТП (

· система опалення без термостатів та з центральним авторегулюванням в ІТП з коригуванням за температурою внутрішнього повітря (

· система опалення без термостатів та без авторегулювання в ІТП (

Кошторисна вартість реконструкції системи опалення для кожного варіанту приймалася на підставі усереднених даних комерційної пропозиції кількох львівських спеціалізованих підприємств, а вартість утеплення фасаду будинку – з розрахунку 142 грн/м² [1]. (табл. 2).

 

 

Таблиця 2.