Энергоэффективность зданий в России и в зарубежных странах
Чтобы понять, насколько уровень энергоэффективности зданий в России соответствует аналогичному показателю других развитых стран, необходимо провести сравнительный анализ. Однако многие такие сравнения проводятся некорректно, поэтому выводы часто не соответствуют реальному положению вещей. Попробуем внести больше ясности в данный вопрос и провести сравнительный анализ эффективности использования энергии для зданий различных категорий.
Индикаторы энергоэффективности в секторе зданий
Если иерархию показателей энергоэффективности для зданий представить в виде пирамиды, то верхний уровень по праву займет оценка интегральных показателей эффективности использования энергии по зданиям, определяемых, как правило, отнесением общего потребления энергии к 1 м² их площади, реже – на одного проживающего, еще реже – на одного занятого (в сфере услуг) или на стоимость продукции (также в сфере услуг).
На следующем уровне оцениваются интегральные показатели эффективности использования энергии по сходным типам зданиям (многоквартирные дома (МКД), индивидуальные жилые здания, школы).
Третий уровень охватывает определение эффективности использования энергии на разные процессы (отопление, ГВС, освещение и т. п.) в расчете на 1 м 2 их площади, на одного проживающего или занятого.
Четвертый уровень – это многочисленные показатели энергоэффективности отдельных установок, технологий, материалов и видов оборудования: КПД отопительных котлов, параметры теплозащиты ограждающих конструкций, толщина теплоизоляции, суточный расход электроэнергии холодильником или отношение мощности осветительного прибора к его световому потоку.
Кроме того, к показателям энергоэффективности в зданиях относятся также показатели доли обеспеченности потребителей приборами учета и разного рода высокоэнергоэффективным оборудованием: источниками света, окнами, утепленными фасадами и т. п. Эти показатели могут определяться как для отдельного домохозяйства, так и для страны в целом или даже группы стран.
Покажем сравнение основных индикаторов энергоэффективности разных групп зданий 2 сначала для суммарного потребления в зданиях, а затем по отдельным процессам и видам оборудования с учетом доли энергоэффективного оборудования на рынке. При сравнении показателей энергоэффективности очень важно приведение показателей к сопоставимым условиям. К основным факторам, которые следует учитывать при подобном сопоставлении, относятся следующие:
По причине недостатка данных не все эти факторы можно в полной мере учесть при проведении сравнительного анализа. Однако для получения надежных выводов желательно учитывать как можно большее число факторов.
Сравнение уровней эффективности использования энергии в жилых зданиях
Суммарное потребление энергии
Удельный расход энергии в жилых зданиях
Источники: По России – оценка ЦЭНЭФ; по странам ЕС – данные из баз данных Energy Efficiency Trends in Buildings in the EU. Lessons from the ODYSSEE MURE project. ADEME. September 2012; Entranze database; База данных Buildingsdata. (http://www.buildingsdata.eu/data-search); US EIA. DOE. 2014; Japan Energy Conservation. Handbook 2011. The Energy Conservation Center, Japan; Comprehensive Energy Use Database на сайте Министерства природных ресурсов Канады (Natural Resources Canada).
В России доля МКД и высокоэтажных МКД в структуре жилого фонда значительно выше, чем в странах ЕС или в США, что должно давать России более низкие удельные расходы. Также у нас существенно меньше средний размер крупных электробытовых приборов и обеспеченность многими из них, чем в США. Однако в США намного выше обеспеченность жилой площадью, поэтому при равной обеспеченности бытовыми приборами потребление ими энергии относится на большую площадь. Средний показатель по России довольно близок к показателям стран со сходным климатом и сходной структурой жилого фонда – Латвии и Эстонии. Наиболее существенную разницу в удельных показателях потребления энергии в жилищном фонде определяет расход энергии на отопление и кондиционирование зданий.
Таблица 1. Потенциал снижения удельных расходов энергии в зданиях
Направление конечного использования
Тип климата
Жилищный сектор
Сфера услуг
НДТ
Типичные показатели
НДТ
Типичные показатели
кВт·ч/м 2 /год
Отопление
Холодный
15–30
60–200
15–30
75–250
Отопление
Умеренный
10–20
40–100
10–30
40–100
Кондиционирование
Умеренный
0–5
0–10
0–15
20–40
Кондиционирование
Жаркий и сухой
0–10
10–20
0–10
20–50
Кондиционирование
Жаркий и влажный
3–15
10–30
15–30
50–150
Вентиляция
Все
4–8
0–8
0–20
10–50
Освещение
Все
2–4
3–10
5–20
30–80
Источник: Harvey L. D. D. Recent Advances in Sustainable Buildings: Review of the Energy and Cost Performance of the State-of-The-Art Best Practices from Around the World. Social Science Research Network, Rochester, NY. (2013). http://papers.ssrn.com/abstract=2343677.
Отопление
Удельный расход энергии на отопление жилых зданий
Источники: По России – оценка ЦЭНЭФ-XXI; по странам ЕС – данные из баз данных Energy Efficiency Trends in Buildings in the EU. Lessons from the ODYSSEE MURE project. ADEME. September 2012; Entranze database; База данных Buildingsdata. (http://www.buildingsdata.eu/data-search); US EIA. DOE. 2014; Comprehensive Energy Use Database на сайте Министерства природных ресурсов Канады (Natural Resources Canada).
Важно также учитывать структуру жилого фонда по типам зданий. В Финляндии, Германии и Швеции потребление энергии МКД равно 0,049–0,056 кВт ч/м²/ГСОП, в Голландии – 0,038, а в России – около 0,040, то есть для МКД разрыв сравнительно невелик при похожей структуре по этажности.
Индивидуальные жилые дома в ЕС потребляют на 8–28 % больше энергии на отопление 1 м², чем МКД. В ЕС они потребляют 0,038–0,064 кВт ч/м²/ГСОП против 0,053 в России. В России индивидуальные жилые здания – в основном отдельно стоящие. Такие здания потребляют примерно на 15 % больше энергии на цели отопления, чем сблокированные здания, которых довольно много в Европе (от 15 % в Швеции до 77 % в Голландии).
Факторы различия энергоэффективности жилых зданий
Для того чтобы выделить именно роль фактора различия энергоэффективности жилых зданий, был проведен специальный расчет, позволяющий вычленить влияние четырех факторов:
Удельный расход энергии на отопление был рассчитан как сумма удельных расходов энергии на отопление в индивидуальных домах и МКД для разных стран, взвешенных по долям индивидуальных домов и МКД в жилом фонде России. Аналогично была произведена корректировка значения удельного расхода на отопление с учетом возрастной структуры зданий (по тем странам, где имелись необходимые данные). Корректировка по структуре зданий по типам уменьшила удельный расход в Канаде, поскольку там доля индивидуальных зданий существенно выше, чем в России, а удельный расход в индивидуальных зданиях обычно выше, чем в МКД.
Корректировка по фактору климата производилась с учетом числа ГСОП в России в 2012 году и нормативных значений ГСОП в других странах. Такая корректировка приводит к повышению удельного расхода во всех странах, поскольку число ГСОП в России самой высокое. Корректировка по возрастной структуре зданий дает разнонаправленный эффект. Например, в Канаде в среднем здания жилого фонда более новые, чем в России, поэтому при корректировке по этому фактору значение удельного расхода на отопление в Канаде возрастает (рис. 3).
Факторный анализ различий удельного расхода энергии на цели отопления жилых зданий разных стран
Анализ полученных данных
Анализ полученных данных показывает, что при сопоставимых условиях эффективность использования энергии на цели отопления 12 жилых зданий в России:
Фактор энергоэффективности отражает как параметры теплозащиты зданий, так и эффективность индивидуального отопительного оборудования. Фиксация параметров теплозащиты в СП 50-13330–2012 (актуализированный СНиП 23-02–2003 «Тепловая защита зданий») приведет к дальнейшему повышению разрыва в энергоэффективности, обусловленной отставанием в параметрах теплозащиты зданий. Доля индивидуальных жилых зданий, отапливаемых от систем централизованного теплоснабжения, невелика, а удельный расход энергии в большой степени зависит от эффективности используемого отопительного оборудования.
Об уровнях энергоэффективности зданий жилищного комплекса в области горячего водоснабжения, кондиционирования воздуха, освещения и т. п. читайте в следующем номере журнала.
1. Статья подготовлена по результатам проекта «Анализ сектора недвижимости России. Выявление необходимости в изменении системы регулирования сферы энергоэффективности», реализованном при поддержке ассоциаций «Росизол», НАППАН и АППП. В работе принимали участие В. И. Башмаков, К. Б. Борисов, М. Г. Дзедзичек, О. В. Лебедев, А. А. Лунин, А. Д. Мышак.
2. Сначала проведен сравнительный анализ по жилым зданиям, затем по зданиям сферы услуг. Данные по промышленным зданиям крайне ограниченны, поэтому этой сфере не уделено внимания.
3. Варьируются в зависимости от источника.
4. Global Energy Assessment. Towards a Sustainable Future. IIASA. Austria, 2012.
5. Energy Efficiency Trends in Buildings in the EU. Lessons from the ODYSSEE MURE project. ADEME. September 2012. В Норвегии значительная доля сравнительно дешевой электроэнергии используется на цели отопления.
6. Energy Efficiency Trends in Buildings in the EU. Lessons from the ODYSSEE MURE project. ADEME. September 2012.
7. Quantitative evaluation of explanatory factors of the lower energy efficiency performance of France for space heating compared to European benchmarks. Study carried out by Enerdata for ADEME. August 2011.
12. Отношение желтого столбца (рис. 3) для разных стран к величине красного столбца (рис. 3) для России.
13. Quantitative evaluation of explanatory factors of the lower energy efficiency performance of France for space heating compared to European benchmarks. Study carried out by Enerdata for ADEME. August 2011.
В Европе строят дома, жители которых не получают счета за электричество и тепло
Получайте на почту один раз в сутки одну самую читаемую статью. Присоединяйтесь к нам в Facebook и ВКонтакте.
1. Первый экспериментальный дом «Луукку» в Финляндии
Примечательно, но первый «дом нулевой энергии» был спроектирован в Финляндии обычными студентами архитектурного факультета, который они назвали «Луукку». С их легкой руки этот дом построили в городке Куопио и после некоторых испытаний и, убедившись в его рентабельности, было решено внедрить еще несколько таких уникальных проектов.
Естественно для такого рода строительства одного проекта мало, нужно правильно выбрать месторасположения дома, ведь учитывая климатическую зону Финляндии здесь очень сложно организовать процесс перевоплощения солнечной энергии в электрическую. Поэтому дом расположили, так чтобы образовался основной скат крыши именно с южной стороны, и где совсем нет деревьев.
Также использовали современные строительные материалы и новейшие научные разработки, которые позволили создать нужной плотности стены с высокой теплоизоляцией и установить активную вентиляционную систему. Чтобы избежать теплопотерь, была создана идеальная архитектурная форма, которая имеет предельно простую форму без лишних выступов.
Даже учитывая суровый северный климат страны, жильцам этого уникального жилья не приходится отказывать себе во благах, ведь вырабатываемой электроэнергии вполне хватает на поддержание комфортной температуры в лютые морозы, приготовление пищи, использование бытовых приборов и даже содержание бассейна и тренажерного зала с особой системой кондиционирования.
И самое интересное, поскольку этот дом является «первенцем» студентов, они создали его личную вебстраницу в сети интернет, и теперь любой желающий может мониторить работу всех его систем.
2. Первый многоквартирный «дом нулевой энергии» в Германии
Недавно в небольшом немецком городе Вильгельмсхафен был сдан в эксплуатацию уникальный многоквартирный дом. Его необычность заключается в том, что семьям, которые арендуют здесь квартиры платить ни за электроэнергию, ни за тепло не придется. Ведь он построен по самому высокому стандарту энергоэффективности KfW-40, который приравнивается к требованиям применимым к «пассивному дому». Жилое помещение рассчитано на шесть квартир площадью 90 кв. метров каждая.
Естественно при строительстве тщательно подбиралось место, чтобы максимально долгое время солнечные лучи могли обеспечивать бесперебойной подачей электричества для удовлетворения нужд жильцов дома. Для большей экономии потребления электроэнергии все наружные стены «самодостаточного» здания были тщательно утеплены, что значительно повысило теплоизоляцию. Такая конструкция помещения, современные системы переработки солнечной энергии и рекуперации тепла помогают обеспечить комфортную жизнь арендаторов, а в летний период еще и близлежащие дома.
Естественно практичные немцы установили лимит на бесплатное пользование коммунальными услугами, так например, определены максимальные границы благ для одной семьи на электроэнергию – это 3000 кВт/ч и 100 кубометров воды в расчете на целый год.
3. Дом-электростанция в Норвегии
Совсем недавно исследовательский центр Zero Emission BuildingВ закончил строительство необычного дома в норвежском курортном городке Ларвик. Этот экспериментальный пилотный проект нашел отражение в конструкции жилого здания площадью 200 кв. метров, который способен производить больше электроэнергии, чем нужно для обеспечения всеми современными благами жильцов. Главной целью этого проекта было стремление разработать такую конструкцию здания, чтобы решить вопрос с выбросом углекислого газа в атмосферу всеми системами жизнеобеспечения.
Поэтому и было решено использовать энергию из возобновляемых источников, простыми словами, установить солнечные батареи, которые призваны преобразовывать энергию солнца в электричество. А оно в свою очередь обеспечивает бесперебойную работу всех систем по вентиляции, рекуперации, подогрева или охлаждения воздуха внутри помещения. Для этого электрооборудование, система вентиляции и энергия производятся из возобновляемых источников энергии, таких как солнечные батареи.
Кроме того, специалисты разработали уникальную форму дома с наклонной крышей, которая служит не только как площадь для установки солнечных батарей и панелей, но и способствует минимизации тепловых потерь. А для того, чтобы уберечь окружающую среду от вредных выбросов углекислого газа в стены здания «вживлены» специальные фотоэлектрические тепловые панели, которые и справляются с этой проблемой.
Примечательно, но этот инновационный дом производит электроэнергии намного больше, чем требуется для удовлетворения всех нужд жильцов и бесперебойного обеспечения работы всех систем. Поэтому излишки энергии перенаправляются соседям, которые тоже могут бесплатно пользоваться электроэнергией, вырабатываемой домом-электростанцией.
4. Автономный многоквартирный энергоэффективный дом в Швейцарии
В Швейцарии введено в эксплуатацию и заселено полностью автономное здание площадью 1000 кв. метров, которое построено по стандарту Minergie. А это означает, что оно полностью соответствует всем параметрам классификации «пассивного дома», поскольку он не подключен ни к электрическим или газовым сетям, ни к внешним источникам тепла. Все эти блага производятся и кумулируются прямо в нем, благодаря специальным установкам.
Так, например производство энергии обеспечивается солнечной электростанцией, которая имеет вид тонкопленочных фотоэлектрических модулей на фасаде дома и высокоэффективных монокристаллических систем установленных на кровле здания. Причем производимое электричество не только покрывает нужды жильцов, но и накапливается в литий ионных аккумуляторах емкостью 192 кВт/ч., которое может храниться длительное время.
А вот для обеспечения теплом такого большого помещения используют геотермальную энергию с помощью специального насоса. Для обеспечения полноценной защитой от холода приходящего извне стены были не только утеплены особым образом, но и окна оснащены системой контроля. Поэтому открыть окно на микро-проветривание не удастся, надо только полностью его открыть. Такая мера придумана для того, чтобы нерадивые жильцы не забывали открытые окна, и помещение не охлаждалось.
Для стимуляции экономии были установлены граничные показатели, которые составляют 2200 кВт/ч в год, а также каждая квартира оснащена системой контроля, представлена монитором на котором отражены все показания потребляемой энергии в течении суток.
Многих из нас очень волнуют счета на электроэнергию и тепло, которые надо в обязательном порядке оплачивать. Ведь ежедневное облегчение быта с помощью электробытовых товаров и систем влечет за собой значительные расходы. Но нашлись умельцы, которым удалось снизить количество потребляемой электроэнергии. Благодаря их смекалке мы узнали, что есть очень много хитростей, которые наверняка помогут сэкономить деньги на коммунальные расходы при этом, не отказывать себе в комфортной жизни.
