Оценка окупаемости повышения теплозащиты несветопрозрачны хограждений здания в условиях изменения климата

Научно-технический и производственный журнал

-------ЖИЛИЩНОЕ ---

СТРОИТЕЛЬСТВО

Energy efficient construction

УДК 699.86

О.Д. САМАРИН, канд. техн. наук

Московский государственный строительный университет

Оценка окупаемости повышения теплозащиты несветопрозрачных ограждений здания в условиях изменения климата

Рассмотрена экономическая целесообразность применения пониженной теплозащиты наружных ограждений зданий на основе требований СП 50.13330.2012 в условиях изменения наружных климатических параметров. Приведены результаты расчетов удельной теплозащитной характеристики, капитальных затрат на теплоизоляцию и расходов на тепловую энергию при различных значениях сопротивлений теплопередаче основных наружных ограждений для группы жилых зданий. Проведен анализ полученных данных и выявлены условия окупаемости базового уровня теплозащиты с использованием совокупных дисконтированных затрат при определении эксплуатационных расходов на теплоту, соответствующих фактическим климатическим условиям отопительного периода 2013-2014 гг. как одного из наиболее теплых за последние 15 лет. Проведено сравнение результатов вычислений с выводами, сделанными на основе предыдущих исследований автора для нормируемых климатических параметров по СП 131.13330.2012.

Ключевые слова: энергоэффективность, энергосберегающие мероприятия, сопротивление теплопередаче, удельная теплозащитная характеристика здания, капитальные затраты, срок окупаемости, отопительный период, потепление климата.

O.D. SAMARIN, Candidate of Sciences

Payback Evaluation of Increasing of Thermal Protection of Non Transparent Building Fences Under Climate Changing

The economical expediency of using decreased thermal performance of external building enclosures in terms of demands of SP 50.13330.2012 under conditions of changing of climatic parameters is considered. The calculation results of specific thermal performance, the investment costs for thermal insulation and heat consumption at the different values of thermal resistance of the main external enclosures for the series of residential buildings are presented. The analysis of obtained data is given and conditions of payment back of basic level of thermal performance using combined discounted costs are shown with determination of operating costs for thermal corresponding the actual climatic conditions of the heating season of the 2013-1014th years as one of the warmest during the last 15 years. The comparison of the results of calculations with the conclusions done by the author's former researches for the standardized climatic parameters contained in SP 131.13330.2012 is conducted.

Keywords: energy efficiency, energy saving measures, thermal resistance, specific thermal performance of building, investment costs, payback term, heating season, climate warming.

В настоящее время вопросам повышения энергоэффективности зданий и сооружений при их строительстве и эксплуатации и методам нормирования энергосберегающих мероприятий уделяют внимание многие авторы, как в нашей стране, так и за рубежом [1-5]. В [6] автором была рассмотрена экономическая целесообразность применения пониженной теплозащиты наружных ограждений зданий на основе требований СП 50.13330.2012 «Тепловая защита зданий. Актуализированная редакция СНиП 23-02-2003». При этом было установлено, что дисконтированный срок окупаемости базового уровня теплоизоляции несветопроз-рачных конструкций в жилых зданиях по сравнению с пониженными значениями практически всегда превышает 25 лет. Это заведомо больше обычных сроков погашения ипотечного кредита. Однако при данных вычислениях использованы нормируемые значения параметров наружного климата, хотя очевидно, что реальные затраты тепловой энергии и ее экономия или, наоборот, перерасход, определяющий результат технико-экономического сопоставления вариантов, существенно зависит от фактических климатических условий. В то же время эти условия в последние годы существенно меняются в связи с продолжающим-

42015 ^^^^^^^^^^^^^

ся глобальным потеплением, и даже обновленные нормативы, например СП 131.13330.2012 - актуализированная редакция СНиП 23-01-99* «Строительная климатология», не в состоянии в полной мере учесть подобный эффект. Поэтому целесообразно исследовать вопрос окупаемости дополнительной теплоизоляции исходя из текущих данных по климатическим параметрам.

На рисунке приведен график годового хода температуры наружного воздуха ^ в Москве для последнего отопительного сезона 2013-2014 гг. с использованием сведений Метеобюро Москвы и Московской области (http://mosmeteo.hmn.ru/. Дата обращения 13.03.2015 г.) и Гидрометцентра России (11Нр://т^еоЫо.ш/?орйоп=со1Г1_ content&view=article&id=3001. Дата обращения 13.03.2015 г.). Рассматриваемый период был выбран как один из трех самых теплых за последние 15 лет для наиболее наглядной демонстрации влияния климатического фактора на окупаемость утепления несветопрозрачных ограждений.

С использованием этих данных можно вычислить реальное значение градусо-суток отопительного периода ГСОПфакт, необходимое впоследствии для расчета годового потребления теплоты на отопление и вентиляцию зданий:

- 35

Энергоэффективное строительство

ц м .1

Научно-технический и производственный журнал

-10

Годовой ход наружной температуры в Москве зимой 2013—2014гг.

ГСОПф<и=2(Гв-^)г( = 3825 К-суг,

где - фактическая среднемесячная температура или средняя температура той части месяца (для октября и апреля), где гн<+8°; Zi - число дней в соответствующем месяце или той его части, где Гн<+8° Это на 23% ниже нормативного по СНиП 23-01-99* и даже на 16% ниже, чем получается по данным СП 131.13330.2012.

Тогда действительное значение средней наружной температуры за отопительный период составит:

ГСОПфаы/4Г=2()-3825/198 =+0,68°С,

где - фактическая продолжительность рассматриваемого отопительного периода, определяемая по графику на рисунке как интервал между двумя пересечениями кривой ^ уровня +8оС и равная 198 сут. Конечно, нельзя рассчитывать, что все предстоящие зимы окажутся такими же теплыми, как прошедшая. Тем не менее, чтобы представить качественный и количественный характер влияния потепления климата на технико-экономическую целесообразность энергосберегающих мероприятий, проведем расчет, аналогичный использованному в [6], для ГСОП = ГСОПфакт. Его результаты приведены в таблице.

Здесь и - фактическая удельная теплозащитная характеристика здания, Вт/(м3 К), получаемая в результате расчета. Индекс I соответствует варианту с базовым уровнем сопротивлений теплопередаче по табл. 3 СП 50.13330.2012 «Тепловая защита зданий. Актуализиро-

ванная редакция СНиП 23-02-2003», а II - с пониженным при минимально допустимых региональных коэффициентах (0,63 для наружной стены, 0,8 для пола и чердачного перекрытия и 0,95 для оконных блоков). Параметр представляет собой нормируемое значение характеристики коб в соответствии с требованиями СП 50.13330.2012. Он используется для выявления возможности снижения теплозащиты, потому что для этого должно выполняться условие ^об<^об. Заметим, что базовые сопротивления теплопередаче и величина определяются по нормативному значению ГСОП без учета потепления, т. е. ГСОПфакт используется только для вычисления эксплуатационных расходов на теплоту. Это связано именно с колебаниями климатических параметров и требованиями безопасности, в силу чего теплозащита должна выбираться только по метеоданным с требуемой обеспеченностью.

Величина А£уд - это удельные дополнительные капитальные затраты на 1 м2 отапливаемой площади (сумма затрат на дополнительную теплоизоляцию и замену остекления), р./м2; АЭуд - удельное снижение эксплуатационных затрат за счет энергосбережения (также на 1 м2 отапливаемой площади), р./м2; Т0 - бездисконтный срок окупаемости, г. Значения АКу, и АЭуд вычисляются исходя из среднерыночной стоимости теплоизоляционных материалов и тарифов на тепловую энергию в Москве; Т0=АКуд/АЭуд. Дисконтированный срок Ток определяется [7-8] с учетом нормы дисконта р, которая принимается на уровне действующей ставки банковского кредита. В расчетах использован средний уровень текущей ставки ипотечного кредитования Сбербанка РФ для различных категорий клиентов применительно к объектам недвижимости, построенным без участия его кредитных средств (по состоянию на август 2014 г. - 12,5% годовых).

При учете дисконтирования затрат окупаемость ни для одного из исследованных объектов вообще не имеет места. Это нетрудно объяснить, поскольку в условиях потепления климата и, следовательно, постоянного снижения величины ГСОПфакт уменьшаются не только сами эксплуатационные затраты на тепловую энергию для отопления и вентиляции зданий, но пропорционально и их разность между сравниваемыми вариантами конструкции ограждений АЭуд. Иначе говоря, падает годовая экономия за счет повышения теплозащиты. В то же время величина АКуд не меняется, так как была определена в конечном счете по величине ГСОП,

Результаты определения энергетических и технико-экономических показателей для группы жилых зданий

№ здания I Коб II Коб Коб АКуд АЭуд То, г. Ток, г.

1 0,265 0,343 0,396 279,1 26,79 10,42 Не окуп.

2 0,246 0,323 0,442 270 26,28 10,28 Не окуп.

3 0,242 0,308 0,418 250,4 22,07 11,35 Не окуп.

4 0,272 0,348 0,446 290 25,37 11,43 Не окуп.

5 0,26 0,337 0,432 271,5 25,95 10,46 Не окуп.

6 0,266 0,345 0,446 292,1 26,62 10,97 Не окуп.

7 0,245 0,312 0,391 242,5 22,78 10,64 Не окуп.

8 0,268 0,347 0,371 280,2 27,02 10,37 Не окуп.

9 0,223 0,279 0,325 216,3 20,46 10,57 Не окуп.

10 0,343 0,418 0,391 296,4 27,06 10,96 Не окуп.

11 0,293 0,378 0,432 321,2 31,13 10,32 Не окуп.

12 0,374 0,47 0,342 363,6 35,3 10,3 Не окуп.

36

42015

Научно-технический и производственный журнал

Energy efficient construction

а не ГСОПфакт. Поэтому Т0 растет и в данном случае становится больше параметра 100/p, откуда и следует отсутствие окупаемости при дисконтировании.

Конечно, уровень теплозащиты как несветопрозрач-ных, так и светопрозрачных наружных ограждений является далеко не решающим в общем комплексе мероприятий по снижению энергопотребления любого объекта, и столь же, если не более существенную роль играет инженерное оборудование и особенно его автоматизация и управление [9]. Однако поскольку трансмиссионные теплопоте-ри пока еще занимают значительное место в энергетическом балансе здания, постепенное потепление наружного климата, характеризующееся в первую очередь повышением средней температуры отопительного периода, сокращением его продолжительности и пока менее заметным снижением глубины резких похолоданий, приводит к ухудшению условий технико-экономической целесообразности дополнительного утепления ограждений здания. В этой связи особое значение приобретает обоснование принимаемых решений с учетом среднесрочных и долгосрочных прогнозов изменения климатических и стоимостных факторов. Помимо этого представляется целесообразной более оперативная корректировка нормативных и справочных документов типа СП 131.13330.2012 с использованием рядов метеорологических наблюдений за последние годы. В этом случае рассмотренная проблема, вызванная рассогласованием расчетных и фактических параметров наружного климата, будет в значительной мере ликвидирована, что приведет к значительной экономии материальных и энергетических ресурсов как при строительстве, так и при эксплуатации зданий [7].

Список литературы

1. Гагарин В.Г. Макроэкономические аспекты обоснования энергосберегающих мероприятий при повышении теплозащиты ограждающих конструкций зданий // Строительные материалы. 2010. № 3. С. 8-16.

2. Гагарин В.Г., Козлов В.В. Требования к теплозащите и энергетической эффективности в проекте актуализированного СНиП «Тепловая защита зданий» // Жилищное строительство. 2011. № 8. С. 2-6.

3. Горшков А.С. Энергоэффективность в строительстве: вопросы нормирования и меры по снижению энергопотребления зданий // Инженерно-строительный журнал. 2010. № 1. С. 9-13.

4. Dylewski R., Adamczyk J. Economic and ecological indicators for thermal insulating building investments // Energy and Buildings. 2012. No. 54. P. 88-95.

5. Lapinskiene V., Paulauskaite S., Motuziene V. The analysis of the efficiency of passive energy saving measures in office buildings // Papers of the 8th International Conference "Environmental Engineering". Vilnius. 2011. P. 769-775.

Самарин О.Д. Обоснование снижения теплозащиты ограждений с использованием актуализированной редакции СНиП 23-02-2003 // Жилищное строительство. 2014. № 3. С. 46-48.

Самарин О.Д. Вопросы экономики в обеспечении микроклимата зданий. М.: АСВ. 2015. 134 с. Гагарин В.Г. Экономический анализ повышения уровня теплозащиты ограждающих конструкций зданий // Строительные материалы. 2008. № 8. C. 41-47. Самарин О.Д, Гришнева Е.А. Повышение энергоэффективности зданий на основе интеллектуальных технологий // Энергосбережение и водоподготовка. 2011. № 5. С. 12-14.

References

Gagarin V.G. Macroeconomic features of justification of energy saving measures during increase of thermal performance of building enclosures. Stroitel'nye Materialy [Construction Maters]. 2010. No. 3, pp. 8-16. (In Russian). Gagarin V.G., Kozlov V.V. The requirements to the thermal performance and energy efficiency in the project of the actualizationed SNiP «Thermal performance of the buildings». Zhilishchnoe Stroitel'stvo [Housing Construction]. 2011. No. 8, pp. 2-6. (In Russian).

Gorshkov A.S. Energy efficiency in construction: problems of standardizing and measures to decrease energy consumption of buildings. Inzhenerno-stroitel'ny zhurnal. 2010. № 1, рр. 9-13. (In Russian).

Dylewski R., Adamczyk J. Economic and ecological indicators for thermal insulating building investments. Energy and Buildings. 2012. No. 54, рр. 88-95. Lapinskiene V., Paulauskaite S., Motuziene V. The analysis of the efficiency of passive energy saving measures in office buildings. Papers of the 8th International Conference "Environmental Engineering'. Vilnius. 2011. P. 769-775. Samarin O.D. Obosnovaniye snizheniya teplozashchity ograzhdeniy s ispol'zovaniyem aktualizirovannoy redakciyi SNiP 23-02-2003 [Substantiation of decreasing of thermal performance of building enclosures using actualized edition of SNiP 23-02-2003]. Zhilishchnoe Stroitel'stvo [Housing Construction]. 2014. No. 3, pp. 46-48. (In Russian). Samarin O.D. Voprosy ekonomiki v obespechenii mikroklimata zdaniy [Problems of economics in maintenance of a building microclimate]. 2nd ed., revised and suppl. Moscow: Izdatel'stvo ASV. 2015. 134 p. (In Russian). Gagarin V.G. Economical analysis of increase of thermal performance level of building enclosures]. Stroitel'nye Materialy [Construction mate^ls. 2008. No. 8, pp. 41-47. (In Russian).

Samarin O.D, Grishneva E.A. Increasing of building energy efficiency using smart technologies. Energosberezheniye i vodopodgotovka. 2011. № 5, рр. 12-14. (In Russian).

ПОДПИСКА

Г\

fCH о CD p I1LQ w\/nu л п л

fи осгии Г и ЖУРНАЛА

4'2015

37