Поглиблений енергоаудит житлового багатоквартирного будинку з урахуванням впливу соціальних та експлуатаційних факторів

Размещено на http://www.allbest.ru/

Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»

Поглиблений енергоаудит житлового багатоквартирного будинку з урахуванням впливу соціальних та експлуатаційних факторів

Шовкалюк Ю.В., Шовкалюк М.М.

Анотація

Підвищення енергоефективності будівельного фонду є актуальною проблемою України, зважаючи на її енергетичну залежність. Виконання енергетичного аудиту є необхідною умовою для виділення коштів на заходи з енергозбереження. В рамках поглибленого аудиту багатоквартирної житлової будівлі дослідження виконувалося в декілька етапів: енергообстеження, анкетування мешканців, моделювання. Проведено розрахунки за розробленою моделлю в середовищі EXEL за національною методикою розрахунку енергоспоживання будівель. Розроблено пакет енергозберігаючих заходів за декількома пакетами з визначенням їх економічної доцільності. Побудовано модель оболонки будинку в Audytor OZC та виконано розрахунки теплової потужності та енергопотреби на опалення (існуючий стан та після термомодернізації). Ключові слова: енергозбереження, енергоефективність, витрати енергії, будівлі, моделювання, енергетичний аудит.

Summary

енергозберігаючий будинок опалення термомодернізація

Shovkaliuk Yuriy, Shovkaliuk Maryna

National Technical University of Ukraine "Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute" deepening energy audit of apartment buildings taking
into account the influence of social and operational factors

Increasing the energy efficiency of a building stock is a topical issue for Ukraine, given its energy dependency. Performing an energy audit is a prerequisite for allocating funds to energy conservation measures. As part of an in-depth audit of the multi-family residential building, the study was conducted in several stages. The first stage: the implementation of the energy audit, which resulted in the creation of energy-saving measures. Second stage: interviewing residents to assess the impact of different social factors and behaviors on building energy use. Third stage: creation of a 3D model based on the actual characteristics of the building and modeling in the Audytor OZC software product, which is used by energy auditors from different countries and takes into account the requirements of the existing regulatory framework of Ukraine in the field of energy efficiency of buildings. During the energy survey of the existing apartment building with a roof boiler, the necessary measurements of geometric, thermal and microclimate conditions were made. Information on the efficiency of engineering equipment and systems for heating, air conditioning and ventilation, as well as electricity and water supply was collected. The calculations for the developed model in the EXEL environment according to the national method of calculation of energy consumption of buildings have been made. A package of energy-saving measures has been developed in several packages (maximum, optimum, minimum) with determination of necessary investments, energy savings and costs of energy supply, simple and discounted payback period, NPV and NPVQ. A questionnaire was developed and a survey was conducted of residents to assess the impact of behavior and various operational factors on the level of satisfaction with the heating and energy consumption of a residential apartment building. The model of the house shell at Audytor OZC was constructed and the heat capacity and energy requirements for heating (existing condition and after thermal modernization) were calculated. The results of the calculations were performed on two models with the determination of energy characteristics.

Keywords: energy saving, energy efficiency, energy consumption, buildings, modeling, energy audit.

Постановка проблеми

Комплексній термомодернізації багатоквартирних будівель із залученням інвестицій передує виконання енергетичного аудиту та розробка енергетичного сертифікату [1,2]. Крім того, енергетичний аудит будівель є невід'ємною частиною ефективної системи енергетичного менеджменту будівельного фонду [3]. Виконання енергетичних обстежень житлових багатоквартирних будівель в Україні зазвичай не містить вивчення соціальних аспектів, проте для отримання державного фінансування термомодернізації будівель з Фонду енергоефективності [2] потрібно на загальних зборах співвласників ОСББ узгодити перелік енергозберігаючих заходів більшістю голосів (2/3 від загальної кількості). Результати енергетичного обстеження будинку з обґрунтуванням економічної доцільності кожного заходу презентує енергоаудитор.

Аналіз останніх досліджень і публікацій

Нормативна бази України у сфері енергоефективності будівель постійно розвивається [4] та відбувається її гармонізація з європейською [5--8]. Під час оцінки можливостей реалізації енергоефективних заходів кожну будівлю потрібно розглядати комплексно з урахуванням джерел теплової енергії, інженерних систем та обладнання [9; 10]. Під час виконання розрахунків енергоаудитори можуть застосовувати програмні продукти [11; 12], під час поглибленого аналізу теплового стану та оцінювання умов комфортності будівель можуть використовуватися математичні моделі [13].

Виділення не вирішених раніше частин загальної проблеми

Зважаючи на те, що інвестиційні програми по комплексній термомодернізації житла реалізуються за умови наявності власних внесків мешканців, урахування соціальної думки та індивідуальних особливостей експлуатації є надзвичайно важливим. Тому стандартні техніко-економічні розрахунки з визначенням терміну окупності, що наводяться у енергетичних аудитах, повинні супроводжуватися детальним аналізом інших соціальних аспектів.

Мета статті

Метою даного дослідження є поглиблений аналіз впливу соціальних факторів та оцінка енергетичних параметрів на прикладі існуючого багатоквартирного будинку з даховою котельнею у Київській області.

Опис об'єкту дослідження

Таблиця 1

Основні характеристики будівлі

Основні характеристики будівлі наведено у таблиці 1. Зовнішні стіни із силікатної цегли, товщиною 50 см з облицюванням червоною цеглою з утепленням внутрішньої поверхні стіни (за проектом) мінера- ловатними плитами 50 мм. Опір теплопередачі стін 2,32 м² * К/Вт, що не відповідає нормативному 3,3 м² * К/Вт [2], проте вище, ніж у серійних будівлях масової забудови. Будівля має неопалюваль- ний підвал та горизонтальну покрівлю над «теплим» технічним поверхом (де виведено витяжні шахти системи вентиляції). Дахова котельня, де встановлено 6 водогрійних модулів Колві, працює лише в опалювальний період, гаряче водопостачання -- за рахунок електробойлерів. Теплова потужність на опалення -- 1,152 МВт. Автоматичне регулювання параметрів теплоносія по зовнішній температурі -- не працює (в ручному режимі). Фактичний ККД котлів 85% (паспортний 92%).

Ведеться загальнобудинковий облік витрат газу, теплоти та електроенергії. В квартирах встановлено по квартирні лічильники холодної води та електроенергії (день/ніч). Розрахунок за спожиту теплову енергію здійснюється відповідно до показів приладу обліку природного газу за встановленим на початку року тарифом [грн/м²], проте у разі економії в наступному сезоні відбувається перерахунок. Експлуатація дахової котельні дозволяє встановлювати тарифи для опалення будинку значно нижче, ніж у регіоні, а також для централізовано опалення (рис. 1).

Тариф на опалення для ОСББ складається з:

— абонентської плати за обслуговування котельні (сплачується цілий рік);

— тарифу за спожите паливо та електроенергії (за лічильниками).

Система опалення -- двотрубна з супутнім рухом теплоносіїв, подача гарячої води зверху- вниз, на опалювальних приладах за проектом встановлені ручні вентилі. Наявні численні втручання в систему з заміною та перенесенням опалювальних приладів, внаслідок чого система розбалансована (температура зворотного теплоносія на стояках відрізняється до 7 градусів).

Дослідження виконувалося в декілька етапів:

— перший етап: виконання енергетичного обстеження, в результаті якого було сформовано пакети енергозберігаючих заходів;

— другий етап: опитування мешканців з оцінюванням впливу різних соціальних факторів та особливостей поведінки на енергоспоживання будівлі з метою формування найбільш доцільного пакету заходів;

— третій етап: побудова моделі у програмному продукті Audytor OZC з оцінкою ефекту від тер- момодернізації огороджувальних конструкцій.

Енергетичне обстеження включало:

— збір вихідних даних: вивчення режимів експлуатації, уточнення фактичних геометричних і теплотехнічних показників огороджень і порівняння з проектними характеристиками;

— дослідження умов мікроклімату (температури внутрішнього повітря у найбільш типових і проблемних приміщеннях);

Рис. 1 Порівняльний аналіз вартості за централізоване опалення по областям України [14], тарифу ОСББ та тарифів у регіоні

— виконання необхідних інструментальних вимірювань і розрахунків;

— тепловізійну зйомку (огороджень та систем опалення);

— фінансово-економічну оцінку доцільності заходів з енергозбереження;

— розробку трьох пакетів заходів (максимальний, мінімальний, оптимальний).

Результати енергетичного обстеження

При обстеженні інженерних систем було виявлено, що внаслідок змін конфігурації системи опалювальні прилади квартир «середніх поверхів» в холодні періоди не прогріваються та існує велика різниця між температурами по стоякам будинку. Фактична температура в приміщеннях по одному стояку коливається від 17°С до 26°С. Незважаючи на розбалансованість системи опалення, температура повітря в приміщеннях не знижується нижче 17 градусів за рахунок перетоків з сусідніх приміщень та теплових надходжень від сонця, людей та приладів. Це показали вимірювання, виконані протягом 5 днів у декількох найбільш типових квартирах (перший, останній, середній поверх та кутові квартири) та у проблемних квартирах, де мешканці скаржилися на непрацюючі батареї.

Під час розробки пропозицій метою було визначення усіх можливих для даної будівлі заходів з енергозбереження з оцінкою економічної доцільності на конкретних цифрах для можливості їх обговорення на загальних зборах ОСББ.

Результати наведено у таблицях 2 та 3. В розрахунках прийнято горизонт планування -- 10 років.

Потрібно зазначити, що на термін окупності заходів суттєво вплинули низькі тарифи на опалення. Результати детально обговорювалися на загальних зборах, в результаті найбільшу кількість голосів набрали такі заходи: модернізація освітлення, квартирний облік теплоти, погодозалежна автоматика. Незважаючи на те, що захід з встановлення приладів-розподілювачів для поквартирного обліку теплової енергії є довгоокупним, мешканці обрали його як один з найбільш пріоритетних, що пояснюється в першу чергу особливостями менталітету та тим, що частина квартир не отримує якісні послуги через розбалансованість системи.

Проведення анкетування мешканців

Кількість квартир, що взяли участь у опитуванні -- 137, причому розподіл респондентів по п'яти парадним приблизно рівномірний. Варто зазначити, що тарифи на опалення та утримання будинку розраховуються Правлінням ОСББ раз на рік, детальні розрахунки доступні кожному співвласнику на сайті для вивчення. Незважаючи на те, що тарифи на теплову енергію майже вдвічі нижче, ніж у сусідніх житлових будинках, що опалюються централізовано, близько 20% мешканців вважають їх завищеними, а близько 40% не знають та не цікавляться рівнем тарифів у регіоні та в Україні. Пільгами та субсидіями користуються 12 квартир.

На питання щодо рівня задоволеності послугами на опалення мешканці відповіли наступним чином: 55% -- цілком задоволені; 35% -- задоволені, але є зауваження; здебільшого незадоволені -- 5%; незадоволені -- 5%. До постачання холодної води (а саме її якості) є зауваження у більшості (53%), а близько 30% незадоволені цією послугою.

Більшість мешканців не обізнані щодо нормативних параметрів мікроклімату під час експлуатації будівлі взимку та влітку: лише 37% вважають для себе взимку комфортною температуру повітря 20-22°С, а влітку лише 8% мешканців вважають комфортною температуру більше 24°С. Тобто існує великий резерв економії у разі дотримання рекомендованих вимог по температурам внутрішнього повітря (20°С взимку та 26°С влітку).

Таблиця 2

Очікувані результати впровадження енергозберігаючих заходів (пакет максимальний)

Таблиця 3

Порівняльна оцінка різних пакетів заходів