Энергоэффективность и жилищно-коммунальный сектор

В сборнике тезисов конференции «Энергоэффективное строительство в Республике Беларусь», состоявшейся 25 февраля 2010 года в Минске, представлен и материал под названием «Анализ внедрения энергоэффективных технологий в жилищно-коммунальном секторе Республики Беларусь». Его авторы – Сергей Левченко, ведущий научный сотрудник ГНУ «Объединенный институт энергетических и ядерных исследований – Сосны» НАНБ, Анатолий Якушев, заместитель генерального директора этого института, и Сергей Никитин, заведующий лабораторией Института энергетики НАНБ. Далее – адаптированный к газете вариант указанного материала.

Сложность энергетического и экологического планирования растет

Либерализация энергетических рынков и возрастающая конкуренция приводят к интенсивным структурным изменениям в энергетической промышленности и вызывают новые проблемы рациональной энергетической и экологической политики на региональном и национальном уровнях. Задачей энергетического и экологического планирования является разработка средств поддержки принятия решений для анализа политики, управления и стратегического планирования развития экономики. Целью планирования является ограничение потребления ресурсов для энергетических нужд и ущерба окружающей среде, что означает разработку экономически выгодной энергетической системы.

Возрастающая сложность энергетического и экологического планирования требует использования мощных вычислительных средств, основанных на системном анализе и позволяющих сравнивать альтернативные стратегии на фоне различных сценариев развития систем. Применение таких nинструментальных средств позволяет изучать динамические процессы эволюции систем, что ведет к более глубокому пониманию их развития и помогает идентифицировать наиболее важные решения и мероприятия для их оптимизации.

Предполагалось, что соотношение между природным газом и мазутом не изменится В данной работе приводятся результаты исследования, которые касались оценки влияния на энергетический баланс применения энергоэффективных технологий в жилищно-коммунальном секторе с помощью пакета программ LEAP (LEAP – A Computerised Energy Planning System; Vol.I – Overview, Vol.2 – User Guide, Vol.3 – Technical Description, LEAP Version 90-01 // Stockholm Environment Institute, Boston Center, Tellus Institute, Boston. 1990. 185 p.). Описывается постановка задачи. В качестве входных параметров использовались данные об экономическом развитии, потреблении первичных энергоресурсов, а также о производстве и потреблении вторичных источников энергии в Беларуси. Смоделированы шесть сценариев применения энергоэффективных технологий в жилищно-коммунальном хозяйстве.

В структуре потребления первичных энергоресурсов на производство электроэнергии и тепла в настоящее время природный газ составляет примерно 70 процентов, а мазут – 30 процентов (Республиканская программа энергосбережения на 2001-2005 гг. // Одобрена постановлением Совета Министров Республики Беларусь от 16 января 2001 г. № 56). Предполагалось, что это соотношение не изменится и в дальнейшем.

Темпы строительства и новые стандарты по энергопотреблению
Было принято, что с 2006 по 2020 год ежегодно будет строиться примерно по 5 миллионов квадратных метров жилых и административных зданий (Статистический ежегодник 2002 года, Минск 2002). В настоящее время соотношение жилых и офисных зданий составляет 77 процентов и 23 процента, соответственно. Это соотношение в будущем не изменится.

После 2020 года темпы строительства жилья замедлятся и составят примерно 1,5 миллиона квадратных метров в год, или рост на 0,5 процента ежегодно. Это обосновывается тем, что в настоящее время испытывается определенный дефицит на рынке жилья и офисных помещений, и предположение авторов данной работы строилось на том, что к 2020 году эта проблема будет решена. После 2020 года темпы строительства, в основном, будут определяться необходимостью замены старых зданий, ростом населения и деловой активности. Но, учитывая проблемы с ростом населения в стране (в настоящее время наблюдается отрицательный прирост населения), а также то, что в Беларуси будет наблюдаться общеевропейская тенденция сокращения прироста населения, было предположено, что среднегодовой прирост населения будет на уровне примерно 0,1 процента в год и в 2030 году население Беларуси составит приблизительно 10,3 миллиона человек.

Предположено, что новое строительство как жилых, так и офисных зданий будет вестись по новым стандартам по энергопотреблению.
Энергопотребление по этим стандартам принято равным 0,4 ГДж/м2 .

Строительные нормы разрабатываются на европейском уровне
Министерство архитектуры и строительства Республики Беларусь занимает активную позицию в вопросах повышения энергоэффективности жилых и общественных зданий. В министерстве признают, что сегодня для ускорения процесса снижения затрат на отопление зданий необходима модернизация и тепловая реабилитация существующего жилого фонда. Кроме того, для упорядочения теплотехнических расчетов и контроля потребления тепла с 1 февраля 2001 года введены в действие нормативные удельные расходы тепловой энергии на отопление и вентиляцию проектируемых жилых и общественных зданий за отопительный период. Более того, все строительные нормы сегодня разрабатываются на уровне европейских, а их полное внедрение обеспечит снижение затрат на содержание жилья, в том числе и на отопление, на 50 процентов. Поэтому в данной работе при расчетах было предположено, что строительство новых зданий будет вестись с использованием новых технологий и материалов, а потребление тепла в них составит 0,4 ГДж/м2.

Варианты применения мер по уменьшению энергопотребления в зданиях
В статье «Теплоизоляция фасадов: правила устанавливают нормативы» (Брилюк И., «Белорусская газета» от 14 апреля 2003 года) отмечается: «Отечественная программа тепловой модернизации жилищного фонда предусматривает комплексный подход к решению этой проблемы, то есть утепление всех ограждающих конструкций. Расчеты однозначно показывают, что с точки зрения эффективности вложенных средств термореновацию лучше начинать со стен и лишь потом заниматься кровлей и окнами. Ведь утепление стен дает уменьшение тепловых потерь на 20-25 процентов в зависимости от типа здания, утепление кровли – на 4-12 процентов, окон – на 10-12 процентов». Примерно такие же значения приводятся и такими авторами, как Гагарин В.Г., Паршев А.П. в журнале «Энергия» (№ 7, 2001).

В связи с вышесказанным были рассмотрены следующие варианты применения мер по уменьшению энергопотребления в зданиях:
– утепление кровли, что приводит к уменьшению тепловых потерь на 5-12 процентов в зависимости от типа здания;
– утепление стен, что приводит к уменьшению тепловых потерь на 8-40 процентов в зависимости от типа здания и от типа теплоизоляции; – замена обычных окон на энергоэффективные окна, что приводит к уменьшению тепловых потерь на 9-12 процентов в зависимости от типа здания; – применение всех перечисленных выше мер одновременно.

Две возможности для варианта утепления стен
Предполагалось, что каждая из указанных в предыдущем разделе мер будет реализована в течение 10 лет. Стоимость утепления одного квадратного метра кровли предполагалась равной 6 долларам, стоимость замены окна на окно со стеклопакетом – 70 долларам за квадратный метр. При этом для варианта утепления стен были рассмотрены две возможности. Первая – это применение дешевой теплоизоляции, которая дает сокращение тепловых потерь примерно на 8-16 процентов, стоимость ее квадратного метра составляет около 8 долларов на стене, а срок службы этого вида теплоизоляции предполагался равным 20 годам. И вторая – это применение более дорогой, но и более эффективной теплоизоляции, типа «Термошубы» или Polyalpan. Стоимость ее квадратного метра принималась равной 50 долларам на стене, а сокращение тепловых потерь составляет примерно 40 процентов. Срок службы этой теплоизоляции предполагался равным не менее 35 лет.

Шесть сценариев применения энергоэффективных технологий в ЖКХ
Приводится описание сценариев, которые моделировались с помощью LEAP.

В сценарии 1 моделировалась ситуация, когда не применяется никаких мер по снижению энергопотребления в существующих зданиях, в то же время строительство новых зданий ведется по новым стандартам.

В сценарии 2 предполагалось, что будут утеплены только кровли во всех существующих зданиях, в то же время строительство новых зданий ведется по новым стандартам.

В сценарии 3 предполагалось, что будут заменены только окна во всех существующих зданиях, в то же время строительство новых зданий ведется по новым стандартам.

В сценарии 4 предполагалось, что будут утеплены только стены во всех существующих зданиях при помощи дешевой теплоизоляции, в то же время строительство новых зданий ведется по новым стандартам.

В сценарии 5 предполагалось, что будут утеплены только стены во всех существующих зданиях при помощи дорогой теплоизоляции, в то же время строительство новых зданий ведется по новым стандартам.

В сценарии 6 предполагалось, что применяются все вышеперечисленные меры, то есть утепляются кровли и стены, заменяются окна, в то же время строительство новых зданий ведется по новым стандартам; изоляция стен осуществляется при помощи дорогой теплоизоляции.

Применялась методика расчета потребления энергии в жилых и административных зданиях, описанная в статьях авторов данной работы в журнале «Энергия и менеджмент» (№ 2, 2001; № 1 2009). Потребление тепла в административных и жилых зданиях рассчитывалось исходя из необходимости обеспечения в помещениях температуры плюс 18 градусов.

Выводы, касающиеся внедрения энергоэффективных технологий в ЖКХ
По результатам анализа результатов расчетов по внедрению энергоэффективных технологий в жилищно-коммунальном секторе можно сделать следующие выводы:
– сравнение капитальных вложений и сокращения затрат на закупку природного газа и мазута в текущих значениях показывает, что все сценарии являются экономически выгодными. Однако сравнение дисконтированных значений показывает, что в рассматриваемом периоде практически все сценарии не окупаются;
– несмотря на сравнительно быструю окупаемость средств, вложенных в теплоизоляцию кровель, реализация этого сценария не принесет
значительного эффекта в виде существенной экономии первичных источников энергии;
– теплоизоляция стен при помощи дешевой теплоизоляции также не дает существенной экономии средств на закупку энергоносителей, требуя при этом значительных капитальных вложений;
– утепление стен при помощи дорогой теплоизоляции хотя и дает существенную экономию в потреблении первичных источников энергии, но требует значительных капитальных вложений. То же самое относится и к сценарию, в котором предусматривается применение всех мер по снижению тепловых потерь в зданиях;
– сценарий с заменой окон оказывается довольно капиталоемким и не дающим должной отдачи в виде значительного снижения затрат на закупку энергоносителей.

Дмитрий ЖУКОВ, фото минских объектов предоставлены автором