СРАВНИТЕЛЬНАЯ ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ПРОЕКТОВ ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ «СЕМЕЙНОГО ДОМА»
Авторы:
1.
Технико-экономический институт в Чешских Будейовицах, Чешская Республика
2.
Технико-экономический институт в Чешских Будейовицах, Чешская Республика
Тип:
Статья
Страницы:
с 59
по 65
Статус:
Опубликован
Получено:
05.12.2012
Одобрено:
25.12.2012
Опубликовано:
25.12.2012
Классификаторы:
УДК 338.45:697.004.18
ГРНТИ 06.52 Экономическое развитие и рост. Прогнозир-ние и планирование экономики. Экономич. циклы и кризисы
ГРНТИ 06.61 Территориальная структура экономики. Региональная и городская экономика
ГРНТИ 06.81 Экономика и организация предприятия. Управление предприятием
ГРНТИ 65.01 Общие вопросы пищевой промышленности
ГРНТИ 82.01 Общие вопросы организации и управления
ГРНТИ 83.01 Общие вопросы статистики
ББК 65.9(2)315.441-37-24
ГРНТИ 06.52 Экономическое развитие и рост. Прогнозир-ние и планирование экономики. Экономич. циклы и кризисы
ГРНТИ 06.61 Территориальная структура экономики. Региональная и городская экономика
ГРНТИ 06.81 Экономика и организация предприятия. Управление предприятием
ГРНТИ 65.01 Общие вопросы пищевой промышленности
ГРНТИ 82.01 Общие вопросы организации и управления
ГРНТИ 83.01 Общие вопросы статистики
ББК 65.9(2)315.441-37-24
Язык материала:
русский
Ключевые слова:
низкоэнергетический дом, пассивный дом, потребность в первичной энергии, тепловая защита зданий, энергетическая оценка, экономическая оценка, годовая стоимость отопления, стоимость строительства дома, эксплуатационные затраты
Аннотация (русский):
Приводится анализ энергетической эффективности семейного дома. Сравниваются пять вариантов дома – стандартные, низкоэнергетический и пассивный – с точки зрения потребления энергии. Приводится экономическая оценка решений.
Приводится анализ энергетической эффективности семейного дома. Сравниваются пять вариантов дома – стандартные, низкоэнергетический и пассивный – с точки зрения потребления энергии. Приводится экономическая оценка решений.
Ключевые слова:
низкоэнергетический дом, пассивный дом, потребность в первичной энергии, тепловая защита зданий, энергетическая оценка, экономическая оценка, годовая стоимость отопления, стоимость строительства дома, эксплуатационные затраты
низкоэнергетический дом, пассивный дом, потребность в первичной энергии, тепловая защита зданий, энергетическая оценка, экономическая оценка, годовая стоимость отопления, стоимость строительства дома, эксплуатационные затраты
Введение Многие инвесторы, прежде чем начать строительство, задумываются над тем, какой тип дома построить: одноэтажный или многоэтажный, с плоской или скатной крышей. Выбор архитектурного решения связан с выбором конструкции, материала и технического оборудования дома, что определяет поведение дома с точки зрения энергетической эффективности. Эта тема, касающаяся рационального использования энергии, в настоящее время очень актуальна. Чешское законодательство в области управления энергией, которое придерживается правил Европейского союза (особенно Германии), предусматривает более жесткие требования к строительству зданий, поэтому все чаще предлагаются к реализации низкоэнергетические и пассивные дома. Пассивный дом, в соответствии с чешскими стандартами, определяется максимальной удельной потребностью в тепле для отопления на уровне 20 кВт ∙ ч/м2 в год. Производительность этого дома в настоящее время достигается за счет чрезмерных затрат инвестиций. Эти расходы обусловлены, с одной стороны, использованием высококачественных современных материалов и технологий, с другой – техническими установками с более коротким сроком службы по сравнению с обычным оборудованием, использующими возобновляемые источники энергии. Эти вопросы рассматривали специалисты инженерно-строительного института Технического университета в Берлине. Они изучали взаимосвязь между потребностью в первичной энергии и затратами на разработку при использовании здания в пяти вариантах технической реализации стандартного изолированного семейного дома [1]. Для исследования был выбран 3-этажный дом с массивными стенами из керамической кладки со следующими параметрами: – дорожный просвет комнаты – 2,5 м; – общая площадь дома – 251 м2; – геометрические характеристики здания – A/V 0,73; – доля окон – 12 %; – скатная крыша с уклоном – 36 %. Эта модель дома была модифицирована в пяти технически различных вариантах в соответствии с немецкими стандартами. Варианты В1–В5 характеризуются следующей максимальной годовой первичной потребностью в энергии для отопления при использовании дома (табл.). Варианты дома и максимальные значения первичной энергии в год Вариант В1 В2 В3 В4 В5 Стандарт WschVo 95* EnEV 2007* EnEV 2009* EnEV 2012* Пассивный дом Первичная энергия, кВт ∙ ч/м2 < 220 < 115 < 96 < 65 < 15 * Согласно немецкому законодательству: WschVo 95 – Wärmeschutzverordnung, действует с 1.1.1995; EnEV 2007 – Energieeinsparverordnung, действует с 1.10.2007; EnEV 2009 – Energieeinsparverordnung, действует с 1.10.2009; EnEV 2012 – Energieeinsparverordnung, в подготовке. Описание вариантов Вариант 1. Энергетический стандарт в соответствии с показателями тепловой защиты зданий от 1995 г. Дом из массивной кладки толщиной 300 мм, изоляция из минеральной ваты толщиной 40 мм, теплоизоляция этажей и крыши толщиной 80 мм, с использованием низкотемпературного отопительного котла. Стоимость по площади пола – € 700/м2 . Вариант 2. Энергетический стандарт в соответствии с приказом Управления по регулированию энергетики от 2007 г. Улучшенная теплоизоляция упаковки дома (материал с низкой теплопроводностью и толщиной чуть выше тепловой изоляции). Отопление – конденсационный котел. Горячая вода от солнечной энергии. Стоимость по площади пола – € 782/м2. Вариант 3. Энергетический стандарт в соответствии с приказом Управления по регулированию энергетики от 2009 г. Дальнейшее улучшение теплоизоляционных свойств упаковки дома. Стоимость по площади пола – € 861/м2. Вариант 4. Энергетический стандарт в соответствии с приказом Управления по регулированию энергетики от 2012 г. Дизайн упаковки дома выполнен частично из высококачественных теплоизоляционных материалов, отопление с тепловым насосом земля-вода. Стоимость по площади пола – € 978/м2 . Вариант 5. Энергетический стандарт пассивного дома. Дизайн упаковки дома выполнен из высококачественных изоляционных материалов с высокой толщиной (толщина полистирола до 300 мм). Тепловое состояние внутренней среды обеспечено кондиционированием воздуха с высокой эффективностью рекуперации тепла (80 %). Стоимость по площади пола – € 1 424/м2. Анализом жизненного цикла вариантов дома в программе LEGEP были определены следующие значения: - потребность в первичной энергии для производства материалов и оборудования, строительство дома (инвестиционные расходы); - потребность в первичной энергии для обслуживания или замены технического оборудования в соответствии со средним сроком службы (инвестиционные расходы); - потребность в первичной энергии для отопления или вентиляции дома (операционные расходы). Экономическая оценка охватывает весь жизненный цикл используемых продуктов – от получения сырья до производства и использования здания. Средние значения физической жизни здания были определены в Университете Карлсруэ. Общая продолжительность физической жизни здания была установлена на уровне 80 лет. Оценка инвестиционных расходов была основана в соответствии с немецким стандартом DIN 276 и банком данных sirAdos. Операционные расходы зависят от доступа пользователей, удобных условий и технических средств контроля. Немецкий стандарт DIN V18559 позволяет трансформацию этих величин по степени эффективности отопительного оборудования на окончательный спрос на энергию и стоимость топлива. У пассивного дома эксплуатационные расходы вызваны работой вентиляционного оборудования, в зависимости от объема воздушного потока, мощности вентилятора и степени эффективности вентиляционного и кондиционерного оборудования. На 80-м году жизни здания экономическая оценка его жизненного цикла включает в себя общий годовой прирост цен в размере 2 %, годовой прирост цен на электроэнергию и топливо в размере 4 %, учетная ставка – 4 %. В результате исследования был определен объем первичной энергии для всех пяти вариантов дома и проведено сравнение его эксплуатационных расходов в зависимости от энергетического улучшения дома. На рис. 1 показан требуемый расход первичной энергии для отопления (вентиляции) и горячей воды. В вариантах дома В1–В5 была постепенно увеличена теплоизоляция ограждающих конструкций здания. В то время как потери теплопередачи в варианте В2 составляют 0,46 Вт/(м2 ∙ К), у пассивного дома (вариант В5) эта величина снижается до 0,2 Вт/(м2 ∙ К). Рис. 1. Потребность в первичной энергии для отопления/вентиляции и горячей воды (операционные расходы) в год, кВт ∙ ч/м2 Потребность в первичной энергии вызвана не только потерями теплопередачи, но и эффективностью технических средств и видов топлива. Здесь действует следующий принцип: чем выше доля возобновляемых источников энергии, тем меньше потребность в первичной энергии. На рис. 2 показаны результаты анализа жизненного цикла дома. Пропорционально к энергетическому качеству дома возрастает потребность в первичной энергии, необходимой для строительства дома и обслуживания технического оборудования. Наибольшее значение демонстрирует пассивный дом (В5), где общий объем первичной энергии (74 кВт ∙ ч/м2в год) охватывает 54 % возобновляемых источников энергии (40 кВт ∙ ч/м2 в год ). Рис. 2. Потребность в первичной энергии для производства и обслуживания (капитальные затраты) в год, кВт ∙ ч /м2 На рис. 3 показана оценка общей потребности в первичной энергии для отдельных вариантов дома. Оказывается, что доля энергии для строительства дома и обслуживания технического оборудования с увеличением энергетического качества увеличивается, однако общий объем первичной энергии уменьшается. Рис. 3. Общее количество первичной энергии в год, кВт ∙ ч /м2 На рис. 4 показаны ежегодные расходы на отопление/вентиляцию всех вариантов дома. Для пассивного дома (В5) эти расходы снизились на 82 % по сравнению с вариантом В1. Рис. 4. Годовая стоимость отопления/вентиляции, €/м2 Как ожидается, стоимость строительства дома и покупки техники будет возрастать по мере роста энергетического качества дома (рис. 5). Интересно сравнение вариантов В1 и В2. Экономия первичной энергии составляет 58 %, в то время как рост расходов составляет лишь 10 %. У пассивного дома, наоборот, расходы максимально увеличились. Рис. 5. Стоимость строительства дома и приобретения технического оборудования, €/м2 На рис. 6 показаны стоимость и дисконтированная стоимость обслуживания и эксплуатации дома в различных вариантах. В варианте В4 общий уровень затрат снижается. Пассивный дом (В5) отличается самым высоким значением контрастности расходов. С учетом общей суммы стоимости (€ 2 114/м2) пассивный дом представляется неэкономичным. Рис. 6. Удельные затраты в течение всего жизненного цикла здания, €/м2 Рис. 7 иллюстрирует связь между общей стоимостью дома и общим объемом первичной потребности в энергии. Рис. 7. Стоимость всего жизненного цикла дома в зависимости от потребности в первичной энергии, €/м2 После общей оценки представляется наиболее экономически выгодным вариант В4. Заключение Результаты исследования могут быть сформулированы следующим образом. Улучшение энергетического баланса дома отражается положительно на уровне эксплуатационных расходов. Часть сохраненных расходов, однако, перемещается в инвестиционные расходы, которые увеличиваются с большим расходом материалов и с использованием более сложного технического оборудования. Начиная с определенного уровня использования технического потенциала существует конфликт между энергетическими и экономическими требованиями, и меры по максимальному энергетическому улучшению дома становятся невыгодными. На основании чешского и немецкого законодательства в области тепловой защиты зданий и рационального использования энергии в настоящее время можно рекомендовать, в зависимости от технического состояния развития материалов и технического оборудования, дома с низкоэнергетическим стандартом.
1. Vogdt F. U., Kochendörfer B., Dittmar A. Analyse und Vergleich energetischer Standards anhand eines exemplarischen Einfamilienhauses bzgl. Energiebedarf und Kosten über den Lebenszyklus. – Berlin: Ernst & Sohn Verlag, Bauphysik 32 (2010).
