Посчитаем тепло
Сейчас в России для зданий любого назначения важнейшими характеристиками становятся качество теплозащиты и энергоэффективность. В этом плане страна следует хорошо проторенной дорожкой Западной Европы, где со времени энергетического кризиса 70-х годов проделана колоссальная работа по снижению энергоемкости не только фонда зданий, но и всей экономики в целом.
Знаковым событием для России стало введение в 2003 году в действие новых СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий», в которых проведен ряд значительных изменений по сравнению с прошлой редакцией строительных нормативов. Так, в новой версии СНиП проект здания должен включать в себя раздел «Энергоэффективность» и в качестве его составной части «Энергетический паспорт здания». «Энергетический паспорт» выполняет сразу несколько задач. В нем указываются проектные данные по теплозащите и эксплуатационной энергоемкости здания, он также подтверждает соответствие показателей энергетической эффективности нормативным значениям. Этот документ заполняется при разработке проекта нового или реконструируемого здания, при приемке в эксплуатацию, а также в процессе эксплуатации. Важным моментом является прописанная для паспорта необходимость проведения испытаний энергопотребления и тепловой защиты здания после годичного периода эксплуатации (так называемый энергоаудит). По результатам испытаний, проводимых независимыми аккредитованными организациями, зданию присваивается класс энергетической эффективности и даются рекомендации по повышению этого параметра. В связи с необходимостью проведения энергоаудита для новых и реконструируемых зданий возникают такие непростые задачи, как установление точного расхода энергии на отопление здания и выявление конкретных путей теплопотерь. В этой статье мы постараемся осветить методы измерения энергоэффективности, используемые для этого технологии и подходы.
Аудит тепла
Итак, важнейшей и неизбежной процедурой для любого здания, построенного после 2000 года, является энергоаудит. Он начинается со сбора исходных данных о состоянии теплоэнергетического хозяйства дома. Причем для увеличения точности желательно провести большое число измерений в разные периоды (сезоны).
Необходимые исходные данные должны содержать теплотехнические характеристики строительных материалов, конструкций стен, перекрытий, окон, дверей и пр. Поэтому выполняется обмер наружных поверхностей отапливаемой части здания, выделяются площади оконных проемов, устанавливается состав каждого наружного ограждения (толщина каждого слоя при многослойной конструкции, коэффициент теплопроводности материала) и рассчитывается его приведенное сопротивление теплопередаче. Также собирается информация об инженерных системах здания и прочем энергопотребляющем оборудовании, устанавливаются тип системы отопления и схема ее подключения к тепловым сетям, примененные средства авторегулирования, схема подключения системы горячего водоснабжения и степень изоляции стояков. Для системы горячего водоснабжения измеряются температура и давление воды в подающем трубопроводе на вводе в здание (при централизованной системе снабжения — от ЦТП) и температура воды в циркуляционных стояках секционных узлов перед подключением их к магистрали. Необходимо и изучение состояния внутреннего микроклимата в помещениях, то есть замер кратности воздухообмена, температуры и влажности. Перечисленных параметров достаточно для выполнения расчетов, необходимых для заполнения энергетического паспорта. Для составления перечня мероприятий по снижению энергопотребления необходимо также провести обследование мест возможных утечек тепла и режима работы системы отопления и горячего водоснабжения.
Каждое здание, даже если оно построено по типовому проекту, уникально, поэтому всякий раз подход к энергоаудиту должен разрабатываться индивидуально. Возможно, для одних зданий потребуются незначительные энергосберегающие мероприятия, для других — крупномасштабная реконструкция. На основе полученной информации можно рассчитать требуемые капитальные затраты и предполагаемые эксплуатационные расходы, окупаемость мероприятий по повышению теплозащиты и пр. Как было сказано выше, энергоаудит проводят независимые фирмы, получившие аккредитацию Минэнерго России. В последние годы благодаря тому, что потребность в исследованиях энергоэффективности возрастает, увеличивается и число региональных компаний, предлагающих такие услуги. В частности, из работающих в центральноевропейской части России можно выделить аудиторско-консалтинговую группу «СВ-Аудит» и энергоаудиторскую компанию «Техэксэрго».
Лучше один раз увидеть…
Для выполнения достоверных энергетических расчетов необходимы точные измерительные приборы. Одним из наиболее универсальных методов, применяемых при энергоаудите зданий, является тепловизионная съемка.
Из высокотехнологической экзотики она становится обязательным методом определения теплозащиты новых и реконструируемых зданий. Используемый прибор — тепловизор — позволяет в считанные минуты обнаружить очаги утечек тепла. Принцип работы прибора основан на возможности улавливать тепловое излучение объектов исследования, измеряя которое, можно сделать вывод, в частности, и о плотности теплового потока через ограждающие конструкции. На экране этого прибора места теплопотерь выглядят как светящиеся участки. Обычно это стыки конструкций, окна, двери. При приемке зданий в эксплуатацию этот метод полезен для определения качества теплоизоляционных решений, так как дефекты и недочеты теплозащиты обнаруживаются очень быстро. Опытный оператор может даже оценить уровень теплопотерь. Высокоточный и скоростной дистанционный анализ температурного поля изучаемых объектов позволяет получать информацию, недоступную для других методов диагностики и контроля. Фактически эта технология — единственная альтернатива трудоемкому и дорогостоящему способу, заключающемуся в использовании множества отдельных датчиков тепла, которые крепятся на ограждающие конструкции.
До недавнего времени фирмам, занимающимся тепловизионной съемкой, приходилось закупать импортное оборудование, так как отечественная промышленность выпускала преимущественно тепловизоры для военного использования. Однако сейчас ситуация меняется, и разрабатываются российские приборы с высокой разрешающей способностью. Так, в 2005 году учеными Института общей физики имени А.М. Прохорова и конструкторами ЗАО «Матричные технологии» были созданы матричные тепловизионные приборы серии ЛИК-2. Директор института Иван Александрович Щербаков подчеркивал, что тепловизор с матрицей 256 на 256 приемных элементов равносилен 65 тысячам датчиков, установленным по объекту. Такой прибор измеряет распределение температуры с точностью до семисотой доли градуса и при этом не только констатирует ее изменение, но и выявляет дефекты объекта. Стоимость тепловизора нового поколения составляет $25-30 тыс., а вместе с автоматизированным рабочим местом, включающим компьютер и программное обеспечение — $40 тыс. Для сравнения: в Европе аналогичные приборы стоят около $100 тыс.
Тепло счет любит
Чтобы составить энергетический баланс здания, необходимо знать, сколько тепла оно получает за отопительный период. Для зданий с разными типами отопления эта задача решается своими путями. Так, для домов с поквартирным отоплением (которых в нашей стране не столь уж и много) учитывается расход энергоресурсов для каждого теплогенерирующего устройства (котел и т.п.) и его КПД. Но поскольку отечественное теплоснабжение отличается высоким уровнем централизованности (при этом подключение систем отопления домов к тепловым сетям достаточно разнообразно), при энергоаудите приходится решать гораздо более трудные задачи.
Наиболее очевидным является метод учета полученной зданием теплоты с помощью теплосчетчиков. Они проводят измерение текущих значений расхода теплоносителя, его температуры и давления и вычисляют полученную тепловую энергию. Современные счетчики могут также хранить данные за большой период времени (до года) или передавать по каналам связи в электронную систему контроля и учета (интегральную автоматическую систему управления энергосбережением — ИАСУЭ). Для объективного анализа энергозатрат здания важны данные, получаемые в ходе мониторинга поступления тепла на протяжении всего отопительного периода. В настоящее время наиболее доступны по цене механические счетчики с вращающейся в потоке турбинкой, однако из-за примесей в воде они часто засоряются и выходят из строя. В процессе эксплуатации такие расходомеры требуют использования дополнительного оборудования — фильтров воды и контрольных манометров. Подобных недостатков лишены электромагнитные и ультразвуковые приборы, о сравнении точности и эффективности которых довольно давно ведутся жаркие дискуссии. Считается, что электромагнитные счетчики сложнее и дороже ультразвуковых в эксплуатации, кроме того, они теряют точность при наличии примесей в воде. Российский рынок теплосчетчиков сейчас по очевидным причинам находится на подъеме. На нем присутствуют приборы разной ценовой категории и качества нескольких десятков производителей: и зарубежных (например, датской компании Danfoss, литовской Katra, эстонской Aswega или чешской EESA), и отечественных (Арзамасский приборостроительный завод, НФП «Экос» и пр.).
Профилактика теплопотерь
Энергоаудит выявляет просчеты в теплозащите, допущенные при проектировании и возведении зданий, чтобы сделать их более энергоэффективными. Но если ошибки, возникшие в ходе строительства, можно исключить при строгом контроле монтажных работ, то недочеты проекта необходимо устранять еще на стадии его согласования. Функция проведения технической экспертизы, в том числе и по параметрам энергоэффективности, возлагается на контролирующие госучреждения. Например, в Москве задача проверки проектов, в том числе и по параметрам энергоэффективности, возложена на Мосгосэкспертизу. При несоответствии требованиям или ошибках в расчетах эта организация возвращает проекты на доработку. В первые годы действия СНиП 23-02-2003 раздел «Энергоэффективность» возвращался на доработку в 60% случаев, сейчас доля возврата снизилась до 15%. Наиболее встречающиеся ошибки — применение несертифицированного теплоизоляционного материала, неправильные вычисления приведенного сопротивления теплопередаче (без учета коэффициента теплотехнической однородности конструкции) и др. Но надо отметить, что первичную оценку соответствия проекта современным требованиям рациональнее проводить в независимых коммерческих организациях, которые одновременно выполняют и консалтинговые функции. Такие компании уже работают во многих регионах России. Например, в Белгороде подобные услуги оказывает Инженерный центр «Энергоэффективность» при БГТУ.
В этом плане стоит использовать опыт Западной Европы, где уже интенсивно строятся дома с ультранизким энергопотреблением (удельный расход тепла — не более 10-15 Вт ч/м2, что в несколько раз меньше значений для отечественных зданий). Здесь консалтинговые услуги в области проектирования энергоэффективных зданий очень востребованы. Например, международная группа компаний Rockwool — крупнейший мировой производитель негорючей теплоизоляции из каменной ваты — развивает в европейских странах специализированный брэнд BuildDesk. Он предлагает консультационные услуги для решения проблем проектирования и возведения энгергоэффективных зданий. С июня 2003 года по декабрь 2005 открылись четыре региональные компании BuildDesk: в Германии, Нидерландах, Великобритании и Дании. Основой BuildDesk является уникальное программное обеспечение, которое помогает архитекторам, инженерам и строителям проектировать и рассчитывать энергоэффективность зданий в зависимости от используемых материалов и конструкций. Причем BuildDesk в своей консультационной деятельности руководствуются принципами независимости и объективности. Это означает, что расчет энергоэффективности здания может быть произведен для материалов и конструкций любого производителя в зависимости от целей и желания клиентов. Стоит отметить, что и в России Rockwool оказывает консультационные услуги (включая теплотехнические расчеты) по наиболее оптимальному применению своих теплоизоляционных материалов и решений. В частности, для тонкоштукатурной системы фасадного утепления RockFacade и системы для плоских кровель RockRoof разработаны программные продукты, облегчающие проектирование ограждающих конструкций в соответствии с современными требованиями по теплозащите. Введение энергетического паспорта зданий и необходимость в проведении энергоаудита поставили отечественное ЖКХ перед необходимостью внедрять высокотехнологичные методы учета и контроля расхода тепла. Конечно, это требует дополнительных вложений, причем зачастую весьма немалых. Однако очевидно и то, что эти затраты будут окупаться в течение нескольких лет за счет экономии энергоресурсов.
Материал предоставлен пресс-службой компании ROCKWOOL Russia
Знаковым событием для России стало введение в 2003 году в действие новых СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий», в которых проведен ряд значительных изменений по сравнению с прошлой редакцией строительных нормативов. Так, в новой версии СНиП проект здания должен включать в себя раздел «Энергоэффективность» и в качестве его составной части «Энергетический паспорт здания». «Энергетический паспорт» выполняет сразу несколько задач. В нем указываются проектные данные по теплозащите и эксплуатационной энергоемкости здания, он также подтверждает соответствие показателей энергетической эффективности нормативным значениям. Этот документ заполняется при разработке проекта нового или реконструируемого здания, при приемке в эксплуатацию, а также в процессе эксплуатации. Важным моментом является прописанная для паспорта необходимость проведения испытаний энергопотребления и тепловой защиты здания после годичного периода эксплуатации (так называемый энергоаудит). По результатам испытаний, проводимых независимыми аккредитованными организациями, зданию присваивается класс энергетической эффективности и даются рекомендации по повышению этого параметра. В связи с необходимостью проведения энергоаудита для новых и реконструируемых зданий возникают такие непростые задачи, как установление точного расхода энергии на отопление здания и выявление конкретных путей теплопотерь. В этой статье мы постараемся осветить методы измерения энергоэффективности, используемые для этого технологии и подходы.
Аудит тепла
Итак, важнейшей и неизбежной процедурой для любого здания, построенного после 2000 года, является энергоаудит. Он начинается со сбора исходных данных о состоянии теплоэнергетического хозяйства дома. Причем для увеличения точности желательно провести большое число измерений в разные периоды (сезоны).
Необходимые исходные данные должны содержать теплотехнические характеристики строительных материалов, конструкций стен, перекрытий, окон, дверей и пр. Поэтому выполняется обмер наружных поверхностей отапливаемой части здания, выделяются площади оконных проемов, устанавливается состав каждого наружного ограждения (толщина каждого слоя при многослойной конструкции, коэффициент теплопроводности материала) и рассчитывается его приведенное сопротивление теплопередаче. Также собирается информация об инженерных системах здания и прочем энергопотребляющем оборудовании, устанавливаются тип системы отопления и схема ее подключения к тепловым сетям, примененные средства авторегулирования, схема подключения системы горячего водоснабжения и степень изоляции стояков. Для системы горячего водоснабжения измеряются температура и давление воды в подающем трубопроводе на вводе в здание (при централизованной системе снабжения — от ЦТП) и температура воды в циркуляционных стояках секционных узлов перед подключением их к магистрали. Необходимо и изучение состояния внутреннего микроклимата в помещениях, то есть замер кратности воздухообмена, температуры и влажности. Перечисленных параметров достаточно для выполнения расчетов, необходимых для заполнения энергетического паспорта. Для составления перечня мероприятий по снижению энергопотребления необходимо также провести обследование мест возможных утечек тепла и режима работы системы отопления и горячего водоснабжения.
Каждое здание, даже если оно построено по типовому проекту, уникально, поэтому всякий раз подход к энергоаудиту должен разрабатываться индивидуально. Возможно, для одних зданий потребуются незначительные энергосберегающие мероприятия, для других — крупномасштабная реконструкция. На основе полученной информации можно рассчитать требуемые капитальные затраты и предполагаемые эксплуатационные расходы, окупаемость мероприятий по повышению теплозащиты и пр. Как было сказано выше, энергоаудит проводят независимые фирмы, получившие аккредитацию Минэнерго России. В последние годы благодаря тому, что потребность в исследованиях энергоэффективности возрастает, увеличивается и число региональных компаний, предлагающих такие услуги. В частности, из работающих в центральноевропейской части России можно выделить аудиторско-консалтинговую группу «СВ-Аудит» и энергоаудиторскую компанию «Техэксэрго».
Лучше один раз увидеть…
Для выполнения достоверных энергетических расчетов необходимы точные измерительные приборы. Одним из наиболее универсальных методов, применяемых при энергоаудите зданий, является тепловизионная съемка.
Из высокотехнологической экзотики она становится обязательным методом определения теплозащиты новых и реконструируемых зданий. Используемый прибор — тепловизор — позволяет в считанные минуты обнаружить очаги утечек тепла. Принцип работы прибора основан на возможности улавливать тепловое излучение объектов исследования, измеряя которое, можно сделать вывод, в частности, и о плотности теплового потока через ограждающие конструкции. На экране этого прибора места теплопотерь выглядят как светящиеся участки. Обычно это стыки конструкций, окна, двери. При приемке зданий в эксплуатацию этот метод полезен для определения качества теплоизоляционных решений, так как дефекты и недочеты теплозащиты обнаруживаются очень быстро. Опытный оператор может даже оценить уровень теплопотерь. Высокоточный и скоростной дистанционный анализ температурного поля изучаемых объектов позволяет получать информацию, недоступную для других методов диагностики и контроля. Фактически эта технология — единственная альтернатива трудоемкому и дорогостоящему способу, заключающемуся в использовании множества отдельных датчиков тепла, которые крепятся на ограждающие конструкции.
До недавнего времени фирмам, занимающимся тепловизионной съемкой, приходилось закупать импортное оборудование, так как отечественная промышленность выпускала преимущественно тепловизоры для военного использования. Однако сейчас ситуация меняется, и разрабатываются российские приборы с высокой разрешающей способностью. Так, в 2005 году учеными Института общей физики имени А.М. Прохорова и конструкторами ЗАО «Матричные технологии» были созданы матричные тепловизионные приборы серии ЛИК-2. Директор института Иван Александрович Щербаков подчеркивал, что тепловизор с матрицей 256 на 256 приемных элементов равносилен 65 тысячам датчиков, установленным по объекту. Такой прибор измеряет распределение температуры с точностью до семисотой доли градуса и при этом не только констатирует ее изменение, но и выявляет дефекты объекта. Стоимость тепловизора нового поколения составляет $25-30 тыс., а вместе с автоматизированным рабочим местом, включающим компьютер и программное обеспечение — $40 тыс. Для сравнения: в Европе аналогичные приборы стоят около $100 тыс.
Тепло счет любит
Чтобы составить энергетический баланс здания, необходимо знать, сколько тепла оно получает за отопительный период. Для зданий с разными типами отопления эта задача решается своими путями. Так, для домов с поквартирным отоплением (которых в нашей стране не столь уж и много) учитывается расход энергоресурсов для каждого теплогенерирующего устройства (котел и т.п.) и его КПД. Но поскольку отечественное теплоснабжение отличается высоким уровнем централизованности (при этом подключение систем отопления домов к тепловым сетям достаточно разнообразно), при энергоаудите приходится решать гораздо более трудные задачи.
Наиболее очевидным является метод учета полученной зданием теплоты с помощью теплосчетчиков. Они проводят измерение текущих значений расхода теплоносителя, его температуры и давления и вычисляют полученную тепловую энергию. Современные счетчики могут также хранить данные за большой период времени (до года) или передавать по каналам связи в электронную систему контроля и учета (интегральную автоматическую систему управления энергосбережением — ИАСУЭ). Для объективного анализа энергозатрат здания важны данные, получаемые в ходе мониторинга поступления тепла на протяжении всего отопительного периода. В настоящее время наиболее доступны по цене механические счетчики с вращающейся в потоке турбинкой, однако из-за примесей в воде они часто засоряются и выходят из строя. В процессе эксплуатации такие расходомеры требуют использования дополнительного оборудования — фильтров воды и контрольных манометров. Подобных недостатков лишены электромагнитные и ультразвуковые приборы, о сравнении точности и эффективности которых довольно давно ведутся жаркие дискуссии. Считается, что электромагнитные счетчики сложнее и дороже ультразвуковых в эксплуатации, кроме того, они теряют точность при наличии примесей в воде. Российский рынок теплосчетчиков сейчас по очевидным причинам находится на подъеме. На нем присутствуют приборы разной ценовой категории и качества нескольких десятков производителей: и зарубежных (например, датской компании Danfoss, литовской Katra, эстонской Aswega или чешской EESA), и отечественных (Арзамасский приборостроительный завод, НФП «Экос» и пр.).
Профилактика теплопотерь
Энергоаудит выявляет просчеты в теплозащите, допущенные при проектировании и возведении зданий, чтобы сделать их более энергоэффективными. Но если ошибки, возникшие в ходе строительства, можно исключить при строгом контроле монтажных работ, то недочеты проекта необходимо устранять еще на стадии его согласования. Функция проведения технической экспертизы, в том числе и по параметрам энергоэффективности, возлагается на контролирующие госучреждения. Например, в Москве задача проверки проектов, в том числе и по параметрам энергоэффективности, возложена на Мосгосэкспертизу. При несоответствии требованиям или ошибках в расчетах эта организация возвращает проекты на доработку. В первые годы действия СНиП 23-02-2003 раздел «Энергоэффективность» возвращался на доработку в 60% случаев, сейчас доля возврата снизилась до 15%. Наиболее встречающиеся ошибки — применение несертифицированного теплоизоляционного материала, неправильные вычисления приведенного сопротивления теплопередаче (без учета коэффициента теплотехнической однородности конструкции) и др. Но надо отметить, что первичную оценку соответствия проекта современным требованиям рациональнее проводить в независимых коммерческих организациях, которые одновременно выполняют и консалтинговые функции. Такие компании уже работают во многих регионах России. Например, в Белгороде подобные услуги оказывает Инженерный центр «Энергоэффективность» при БГТУ.
В этом плане стоит использовать опыт Западной Европы, где уже интенсивно строятся дома с ультранизким энергопотреблением (удельный расход тепла — не более 10-15 Вт ч/м2, что в несколько раз меньше значений для отечественных зданий). Здесь консалтинговые услуги в области проектирования энергоэффективных зданий очень востребованы. Например, международная группа компаний Rockwool — крупнейший мировой производитель негорючей теплоизоляции из каменной ваты — развивает в европейских странах специализированный брэнд BuildDesk. Он предлагает консультационные услуги для решения проблем проектирования и возведения энгергоэффективных зданий. С июня 2003 года по декабрь 2005 открылись четыре региональные компании BuildDesk: в Германии, Нидерландах, Великобритании и Дании. Основой BuildDesk является уникальное программное обеспечение, которое помогает архитекторам, инженерам и строителям проектировать и рассчитывать энергоэффективность зданий в зависимости от используемых материалов и конструкций. Причем BuildDesk в своей консультационной деятельности руководствуются принципами независимости и объективности. Это означает, что расчет энергоэффективности здания может быть произведен для материалов и конструкций любого производителя в зависимости от целей и желания клиентов. Стоит отметить, что и в России Rockwool оказывает консультационные услуги (включая теплотехнические расчеты) по наиболее оптимальному применению своих теплоизоляционных материалов и решений. В частности, для тонкоштукатурной системы фасадного утепления RockFacade и системы для плоских кровель RockRoof разработаны программные продукты, облегчающие проектирование ограждающих конструкций в соответствии с современными требованиями по теплозащите. Введение энергетического паспорта зданий и необходимость в проведении энергоаудита поставили отечественное ЖКХ перед необходимостью внедрять высокотехнологичные методы учета и контроля расхода тепла. Конечно, это требует дополнительных вложений, причем зачастую весьма немалых. Однако очевидно и то, что эти затраты будут окупаться в течение нескольких лет за счет экономии энергоресурсов.
Материал предоставлен пресс-службой компании ROCKWOOL Russia
Строительство и недвижимость. Статья была опубликована в номере 07 за 2007 год в рубрике энергетика
