Повышение энергетической эффективности энергосбережения

САЗАНОВА ЕЛЕНА ВАСИЛЬЕВНА
ГБУПО РМ «Ковылкинский аграрно-строительный колледж»
преподаватель, г. Ковылкино
ПОВЫШЕНИЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ
ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ В СТРОИТЕЛЬНОЙ ОТРАСЛИ
Введение
В настоящее время энергосберегающие технологии являются одним из
ключевых направлений развития энергетической политики России. Так как экономика
страны характеризуется высокой энергоёмкостью, необходимыми мерами по
обеспечению экономии энергии являются: ликвидация технологической отсталости
промышленности,
оборудованием,
оснащение
модернизация
предприятий
сферы
ЖКХ,
новым
энергосберегающим
внедрение
энергосберегающих
технологий, привлечение в энергосбережение должного объема инвестиций, работа с
населением, борьба с бесхозяйственностью в использовании энергетических ресурсов.
Ещё одним направлением, призванным в будущем заменить традиционные виды
топлива, является переход на энергосберегающие технологии в рамках использования
возобновляемых источников энергии, к которым относятся: твердая биомасса и
животные продукты, промышленные отходы, гидроэнергия, геотермальная энергия,
солнечная энергия, энергия ветра, энергия приливов морских волн и океана. Это даёт
не только значительное уменьшение расходов на энергетические затраты, но и имеет
большие
экологические
плюсы.
Энергосберегающие
технологии
позволяют
относительно простыми методами госрегулирования значительно снизить нагрузку на
государственный и федеральные бюджеты, сдержать рост тарифов, повысить
конкурентоспособность экономики, увеличить предложения на рынке труда [2, C. 14].
Актуальна эта проблема и для Республики Мордовия, которая относится к
энергодефицитным регионам РФ и вынуждена отвлекать значительные финансовые
средства на закупку топливно-энергетических ресурсов. В то время, как технологии
энергосбережения, сокращая расход энергоресурсов, повышают региональную
энергоэффективность
и
напрямую
влияют
на
уровень
инвестиционного
и
энергетического потенциалов, которые, в свою очередь, активно способствуют
процессам регионального развития и высоким темпам экономического роста [1, C.
180].
Целью данной работы является рассмотреть
современное состояние и
возможности дальнейшего развития применения энергосберегающих технологий в
строительстве.
Исследование проблемной ситуации
В
Республике
Мордовия
программа «Энергосбережение
и
действует республиканская
повышение
энергетической
целевая
эффективности
в
Республике Мордовия» на 2011-2020 год. Всего на реализацию программы на период
с 2011 по 2020 годы предусматривается выделение 11002,6 млн. руб. Согласно этой
программе предусматривается снижение валового регионального продукта на 53%,
снижение энергоемкости сельского хозяйства на 16%, коммунального хозяйства на
одного жителя на 9%, суммарную экономию первичной энергии в объеме не менее
4380 тыс. тонн условного топлива, экономию природного газа не менее 3190 млн. м³,
экономию электроэнергии в объёме 3354 млн. кВт – час, экономию тепловой энергии
не менее 3944тыс. Гкал за весь период реализации программы.
Большая роль в программе отводится сохранению энергии за счет мероприятий,
проводимых
в
строительной
сфере.
Количество
энергии,
затрачиваемое
на
строительство дома, можно разделить на три основные составляющие
- 30 % - это само строительство и материалы;
- 32 % - отопление и нагрев воды;
- 38% - эксплуатация.
Таким образом, отопление и эксплуатация дома занимают около70% всех затрат
на строительство. Чтобы их уменьшить, дом следует утеплять. И чем больше средств
будет потрачено на утепление дома в процессе строительства, тем меньше будет
тратиться на его обогрев во время эксплуатации. Теоретически любое здание можно
утеплить так, чтобы он стал не только энергоэффективным, но и пассивным, то есть
нуждался в настолько небольшом количестве тепла, что для его обогрева не
понадобится система отопления. Однако это требует невероятно высоких капитальных
вложений, не говоря о технических проблемах.
Исследования показывают, что при эксплуатации традиционного многоэтажного
жилого дома через стены теряется до 40% тепла, через окна - 18%, подвал - 10%,
крышу - 18%, вентиляцию - 14%. Поэтому свести теплопотери к минимуму возможно
только при комплексном подходе к энергосбережению.
Для определения экономии энергоресурсов и срока окупаемости мероприятий по
энергосбережению рассмотрим 5-этажные здания г.Ковылкино:
№
п/
п
Жилое
здание
год
площадь
строит общая,
ельства кв. м
площадь
квартир,
кв. м
количество
подъездов
количес
тво
квартир
количество
проживающ
их, чел
1984
3590
1
5этажное
панельно
е
3310,6
4
70
194
1973
2132
2
5этажное
кирпичн
ое
1400,2
3
45
143
Результаты расчета тепловых потерь жилых зданий приведены в таблице 1(приложение
1)
Анализ структуры тепловых потерь показывает, что для жилых 5 этажных панельных
зданий тепловые потери через стены составляют 20 – 35% от общих тепловых потерь,
кондуктивные тепловые потери через окна 25 – 35%,
теплопотери за счет
инфильтрации холодного воздуха оцениваются в размере 15 – 20%, тепловые потери
через крышу 5 – 15%, через подвальные перекрытия и пол 3 – 7%, тепловые потери
через двери с учетом инфильтрации достигают 2 – 10% от общих теплопотерь зданий.
В таблице 2 представлены результаты мероприятий для 5-этажного кирпичного дома
(приложение 2)
Мероприятия по повышению эффективности энергосбережения в жилых домах можно
разделить на две группы:
а) комплекс мало затратных и средне затратных мероприятий:
1.
Снижение потерь тепла через оконные проемы путем уплотнения притворов.
2.
Утепление подвальных перекрытий.
3.
Утепление крыши.
4.
Установка слоя из ПВХ-пленки в меж рамном пространстве окон.
5.
Снижение потерь тепла через входные группы путем уплотнения притворов и
установки доводчика двери
В результате внедрения комплекса мало затратных и средне затратных мероприятий
можно получить 23 – 27% экономии тепловой энергии. Средний срок окупаемости
мероприятий 2 года
б) комплекс высоко затратных мероприятий.
1.
Утепление стен с наружной стороны (системы фасадной теплоизоляции).
2.
Утепление стен с внутренней стороны.
3.
Замена окон на современные энергосберегающие ПВХ окна со стеклопакетами.
4.
Теплогидроизоляция межпанельных швов наружных стен.
5.
Замена входных групп на энергосберегающие.
В результате внедрения комплекса высоко затратных мероприятий можно получить 4965% экономии тепловой энергии. Средний срок окупаемости мероприятий 16 лет.
Пути повышения энергосбережения в Мордовии
1.
Теплопотери происходят, прежде всего, через ограждающие конструкции здания:
стены, крышу, пол, окна и двери.
Поэтому их площадь должна быть как можно
меньше. Чтобы построить энергосберегающий дом, его форма должна быть такой,
чтобы соотношение площади наружных поверхностей здания к его объему (А/V) было
минимальным. Это значит, что дом должен иметь простую компактную форму,
приближенную к шестигранник / идеально - шара/. Нужно учитывать, что самые
большие потери происходят в углах и местах преломления стен и крыши. Поэтому
идеальной является двухскатная наклонная крыша. Пространство над головами людей
необходимо отапливать, хотя они им не пользуются. Поэтому высота этажа должна
быть не слишком большой, но при этом должна соответствовать нормам и быть
комфортной для проживания. Высота этажа жилого дома для Мордовии принимается
обычно 2,7-3,0 м. Чем больше количество этажей, тем меньше в среднем будут
теплопотерь.
2. Максимально использовать солнце для обогрева дома, нужно разместить
здание так, чтобы наибольшее количество солнечных лучей как можно дольше
падало на самую его большую часть. Поэтому самый большой фасад должен
находиться с южной стороны. В то же время площадь фасада с северной стороны
должна быть наименьшей. В условиях Мордовии самое большое отклонение от оси
восток-запад, при котором солнечное излучение является еще в меру благоприятным
составляет 20'- в северном направлении, 35'- в южном направлении.
3. Через современные окна уходит больше тепла, чем через стены. Поэтому в
условиях Мордовии в энергосберегающих домах следует применять многокамерный
профиль и стеклопакет, состоящий из двух или трех стекол, пространство между
которыми заполнено инертным газом. Сопротивление теплопередаче R такого окна
должно быть не мене
0,77 м²× К /Вт. Кроме того окна следует располагать
преимущественно с южной стороны, так в этом случае они позволяют солнечным
лучам проникать внутрь дома. На северном фасаде лучше вообще отказаться от окон.
Для того чтобы не затенять окна, следует располагать здание так, чтобы оно не
оказалось в тени соседнего здания или деревьев. Другая причина затененности окон
слишком широкие свесы кровли. Поэтому от них следует отказаться, проектируя
крыши практически без свесов и делая силуэты домов более « современными».
Большое значение имеет также угол, под которым солнечные лучи падают на
поверхность; чем он больше, тем больше лучей падает на пол. Чтобы они достигали не
только пола, но и стены /для получения большего количества солнечной энергии/, окна
нужно устанавливать как можно выше.
4. В здании должно быть тепло не только когда светит солнце, но и в облачную
погоду. Для этого стены, пол и перекрытия следует выполнять из материалов,
аккумулирующих тепло / кирпича, бетона, камня, дерева/. Когда
лучи солнца
перестанут проникать внутрь дома, эта стена будет отдавать накопленное за день тепло/
в течение примерно двух часов/. Способность аккумулирующей стены поглощать
излучение можно увеличить / примерно на 75%/, покрасив ее в темный цвет. При этом
остальные поверхности в помещении должны быть максимально светлыми. Кроме
того стена, аккумулирующая тепло, должна быть как можно ближе к окну, выходящему
на юг / расстояние до окна не более 2,5 высот окна/. Стена не должна быть заставлена
мебелью, на нее не должна падать тень от крупных комнатных растений. Пол следует
выполнять из материалов, имитирующих темный камень.
5. В энергосберегающих домах следует избегать делать балконы, плита которых
соединена с перекрытием. Если плита балкона не утеплена, то в этом случае возникают
потери тепла такие же значительные, как и в случае отсутствия утепления на
нескольких квадратных метрах наружной стены. Еще лучше в условиях Мордовии
использовать утепленные остекленные лоджии.
6. Радикальное снижение потребности в тепле возможно после вложения
значительных средств в утепление слоем теплоизоляции соответствующей толщины
стен, полов, крыши дома. В условиях Мордовии толщина теплоизоляционного слоя из
пенополистирола
или
минеральной
ваты
должен
составлять
10-15см,
а
в
энергосберегающем доме 25 см или даже больше. Пол на грунте тоже должен быть
утеплен слоем теплоизоляции аналогичной толщины. Еще большее значение имеет
утепление крыши, так как теплый воздух из нижних помещений поднимается вверх и
при плохой изоляции уносит тепло. Толщина слоя утеплителя для крыши может
достигать 25-50см. Тщательно должны быть утеплены
и герметизированы так
называемые «мостики холода» /места примыкания стен и крыши, стен с фундаментами,
перекрытия над подвалом, места крепления оконных и дверных коробок/.Например,
места примыкания дверных и оконных коробок к стенам следует тщательно уплотнить
специальными лентами.
7. В последние годы в Республике Мордовия начались работы по использованию
альтернативных
источников
электроснабжения,
использующих
для
выработки
электроэнергии солнечную энергию. Правительством Республики Мордовия, ГК
«Гелиос-Ресурс», саранским ОАО «Электровыпрямитель» принято решение о
совместной реализации проекта по созданию производства компонентов для солнечных
батарей.
В частности рассматривается вопрос производства республике инверторов
- одного из ключевых составляющих фотоэлектрических / солнечных/ систем.
Инвентор - прибор, схема, система, которые создают переменное напряжение при
подключении источника постоянного напряжения. Некоторые детали предполагается
выпускать на Ковылкинском электромеханическом заводе.
8. Применение различного оборудования, контрольно-измерительных приборов
позволяет сократить расход тепла на отопление и нагрев воздуха на 25-40%. К таким
приборам и оборудованию относятся:
- использование высокопроизводительного котельного оборудования и повышение его
КПД;
- использование малогабаритных котельных установок для отопления и горячего
водоснабжения 1-3 жилых домов / в частности, в последнее время такие установки в
массовом порядке применяются при строительстве новых жилых домов в г. Ковылкино
и других городов республики/;
- устранение теплопотерь в системах отопления;
-
введение поквартирной системы отопления с использованием газовых и
электронагревателей;
- установка терморегулирующей аппаратуры /например, термостатических клапанов/
для регулирования обогрева зданий в зимний и осенне-весенней периоды, в дневное и
ночное время.
9. В особую группу можно поместить и прочие меры по энергосбережению:
- использование искусственной вентиляции с рекуперацией тепла;
- сбережение электроэнергии на освещение с помощью новых типов светильников
/люминесцентных/ламп,
использование
более
эффективных
холодильников,
телевизоров и т.п.;
- использование строительной техники без тяжелых энергоемких строительных машин
и оборудования;
- рациональная организация строительных работ и сокращение сроков строительства.
Заключение
В настоящее время научно-исследовательские институты и промышленные
производители предлагают целую гамму технологических решений, обеспечивающих
рост энергоэффективности жилых домов: теплоизоляция фасадов, легкие бетоны,
оконные конструкции, системы вентиляции с рекуперацией тепла, широко корпусные
конструкции домов, системы учета и регулирования тепла и т.д. Все эти решения в
достаточной степени известны специалистам и при наличии достаточных стимулов
могут быть оперативно внедрены в практику строительства.
Для повышения эффективности внедрения энергосберегающих мероприятий следует
определить порядок реализации мероприятий. В первую очередь необходимо внедрять
организационные мероприятия и системы учета тепловых и электрических ресурсов
Затем наиболее эффективным будет
внедрить те технологии, которые требуют
наименьших затрат и имеют небольшие сроки окупаемости.
Литература
1. Баев И. А. Региональные резервы энергоэффективности / И. А. Баев, И. А. Соловьева,
А. П. Дзюба // Экономика региона. — 2013. — № 3 (35). — С. 180–189.
2.Бусалова С. Г. Финансовое обеспечение программ в сфере энергосбережения и
энергоэффективности в Республике Мордовия / С. Г. Бусалова, Н. Н. Семенова, О. П.
Федоткина, Ю. Ю. Филичкина [Электронный ресурс] // Управление экономическими
системами. — 2013компании]. — [М., 2015].
3.Грахов В.П., Мохначев С.А., Егорова В.Г. Эффективность энергосберегающих
мероприятий в жилищном строительстве // Современные проблемы науки и
образования. – 2015. – № 2-1.;
4. Данилов Н.И. Энергосбережение. Введение в проблему.- Екатеринбург: ИД
«Сократ», 2001-208с.
5. Журнал «Энергосбережение»,2014-2015 г
6. .Постановление Правительства РМ от 23.12. 2013 № 583 «О Государственной
программе РМ «Энергосбережение и повышение энергетической эффективности в
Республике Мордовия» на 2014–2020 годы» [Электронный ресурс] // Официальный
сайт органов государственной власти РМ
7. Федеральный закон от 23.11.2009 № 261-ФЗ «Об энергосбережении и о повышении
энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные
акты Российской Федерации» [Электронный ресурс] // Гарант: [сайт информ.-правовой
компании]. — [М., 2015].
Приложения
Таблица 1
Доли тепловых потерь через ограждающие конструкции жилых зданий
№
п/п
1
2
Доля тепловых потерь, %
Жилое
здание
чердачные
подвальные
перекрытия
перекрытия
20,8
11,9
6,1
7,7
18,2
14,5
3,8
2
Стены
окна Инфильтрация
20,9
32,6
кирпичное 34,3
27,2
Двери
5-этажное
панельное
5-этажное
Таблица 2
Сводная таблица мероприятий по тепловой защите 5-этажного кирпичного
здания
Мероприятие
Тепло
Экономия
потери
Затраты
до
Срок
окупаемости
внедрения
мероприятия
Гкал
%
Гкал
Руб.
%
Руб.
Лет
169,3
34,3
86,9
118 531
17,6
640 225
5,4
169,3
34,3
130,7 178 275
26,5
1 344 472 7,5
Установка слоя из 134,5
27,2
31
42 284
6,3
42 695
1
18,2
37
50 468
7,5
23 941
0,5
45,4
117,3 159 997
23,7
1 548 390 9,7
Утепление
внутренних
стен
здания
Утепление
наружных
стен
здания
ПВХ-пленки
в
межрамном
пространстве окон
Уплотнение
89,7
оконных притворов
Замена
окон
на 224,2
ПВХ
Утепление крыши
71,5
14,5
52,5
71 610
10,6
121 900
1,7
Утепление
18,7
3,8
13,3
18 141
2,7
91 425
5
подвальных
перекрытий и пола