Энергосбережение и энергоэффективность – мировая проблема предельной полезности

К настоящему времени демонстрационное строительство в ряде стран показало, что можно строить здания с нулевым потреблением первичной энергии, так называемые net zero energy building.

Но какова цена вопроса: насколько вложенные средства в энергоэффективное строительство соотносятся со стоимостью энергии, экологическими составляющими и повышением комфорта среды обитания человека? По нашему мнению, стоимость средств, вложенных в энергосберегающие мероприятия, должна определяться по принципу предельной полезности. Ответственные за принятие решений, как правило это правительственные организации, постоянно повышают требования к энергосбережению. Однако закон убывающей предельной полезности утверждает, что в непрерывном процессе снижения энергопотребления предельная поверхность достигнутой выгоды уменьшается. Отсюда следует необходимость минимизации стоимости мероприятий, обеспечивающих максимальный эффект энергосбережения.

К сожалению, не удается обнаружить каких-то системных обоснований ни в европейской, ни в американской, ни в российской политике энергосберегающего домостроения.

Уже сорок лет строительный мир непрерывно обсуждает проблемы энергосбережения. Вдумайтесь – 40 лет! И открывается за далью даль: рождается все новое понимание этой проблемы. Становится очевидным, что до настоящего времени отсутствует общесогласованная методология строительства энергоэффективных экологически комфортных многоэтажных зданий различной технологической направленности. И ничего удивительного в этом незнании нет. Нужно вспомнить, что:

• строительство современных многоэтажных зданий – молодая отрасль, которой около 70 лет;
• многие технологические здания, такие как здания электронной промышленности, крупные медицинские центры и спортивные сооружения, возникли только 30–40 лет назад.

Европейский cовет в марте 2007 года принял решение о необходимости повышения энергетической эффективности зданий Eвропейского союза так, чтобы достичь снижения расхода энергии на 20 % к 2020 году. Далее Европейский парламент и Европейский совет 23 апреля 2009 года приняли решение о том, что к 2020 году 20 % потребляемой энергии должно быть обеспечено на основе использования возобновляемых источников энергии.

В 2007 году правительство США приняло решение об уменьшении потребления ископаемых энергетических ресурсов на 30 % к 2015 году. Американская система стандартизации ставит задачу строительства зданий с нулевым потреблением первичной энергии (таблица) в 2030 году.

Приказ Министерства регионального развития РФ от 28 мая 2010 года № 262 «О требованиях энергетической эффективности зданий, строений и сооружений» предписывает, чтобы с 2011 года нормируемый удельный расход энергии на отопление и вентиляцию за отопительный период был снижен на 15 % по сравнению с базовым уровнем, достигнутым на 1 января 2008 года, а с 2020 года – на 40 %, и в такой же степени – на горячее водоснабжение. Московское правительство в настоящее время принимает программу ведения работ по экономии энергии опережающими темпами по сравнению с требованиями приказа № 262 Министерства регионального развития РФ.

К сожалению, не удалось обнаружить каких-то экономических обоснований ни европейским, ни американским, ни российским требованиям. Известен основной принцип потребительского поведения: предельная полезность должна равняться цене производства.

Существует уверенность в том, что до настоящего времени специалисты не в полной мере осознали содержание и конечную цель проблемы энергосбережения, и, как результат, отсутствует общесогласованная мировая концепция развития энергоэффективного строительства. Имеют место локальные задачи с перспективой на 7–10 лет, которые не вытекают одна из другой.

Для подтверждения этого кратко рассмотрим эволюцию развития энергосбережения в строительной отрасли.

Впервые о проблеме энергосбережения заговорили в полный голос, начиная с 1974 года, после мирового энергетического кризиса. Тогда была сформулирована доктрина о том, что потребление энергоресурсов на теплоснабжение и климатизацию зданий должно оставаться на существующем в тот период уровне при возрастающем объеме строительства. Эта концепция была легко реализована уже в начале 1980-х годов, т. к. строительство представляло в то время удивительно расточительную сферу потребления энергоресурсов.

Более удивительным является то, что стратегическим направлением реализации этой концепции являлось не совершенствование инженерного оборудования зданий, а решение, лежащее на поверхности, – существенное повышение теплозащиты зданий, изменение конструкции окон и, как следствие, снижение воздухообмена и качества микроклимата.

Следующая доктрина 1980–1990-х годов продолжала развивать теплозащиту зданий. Вместе с этим стали обращать внимание на возможности нетрадиционной энергетики, архитектуры, автоматизации инженерного оборудования. Начали цениться такие мероприятия по снижению энергопотребления, которые одновременно способствовали улучшению качества микроклимата в помещениях. Главным в этот период являлось строительство демонстрационных зданий с эффективным использованием энергии, так называемых зданий высоких технологий, интеллектуальных зданий, зданий биоклиматической архитектуры, пассивных зданий и к началу 2000 годов – устойчивых зданий (sustainable buildings).

Как правило, эти здания содержали совершенно оригинальные решения, которые были разработаны не в результате применения концепции, рассматривающей здание как единую энергетическую систему, а явились результатом таланта и амбиций архитекторов и инженеров. Энергопотребление в этих зданиях было в несколько раз меньше, чем в аналогичных зданиях, без ущерба для внутреннего микроклимата помещений. Но никто не ставил перед собой задачу разработать необходимую концепцию на основе достигнутых результатов.

Наконец, доктрина третьего этапа предполагает к 2030 году строительство зданий с нулевым потреблением первичной энергии. Эта доктрина опять же ориентирует на использование системы энергетически высокоэффективных взаимонезависимых решений. В этой доктрине решаются вопросы охраны окружающей среды – определяется переход на строительство так называемых «зеленых» зданий.

Требования директивы ЕС по энергетическим характеристикам зданий (EPBD) и стратегические планы других высокоразвитых стран, например США, по развитию энергосбережения в строительстве демонстрируют, что:

во-первых, правительства этих стран прежде всего применяют мероприятия по энергосбережению на своих федеральных зданиях, тем самым показывая хороший пример,

во-вторых, применяются для населения не методы наказания за расточительное отношение к энергии, а методы поощрения путем выделения дополнительных субсидий и,

в-третьих, в мире начинает доминировать понимание того обстоятельства, что главным источником энергосбережения являются существующие здания.

В этой связи представляет значительный интерес инагурационное послание г-на Gordon V. R. Holness, президента ASHRAE¹, которое содержит стратегическую программу деятельности для США, определяющую политику в области энергосбережения, энергоэффективности, применения нетрадиционной энергетики и защиты окружающей среды от загрязнения.

Отметим, что стратегия энергосбережения сформулирована уже в названии послания – «Создать устойчивое будущее на основе переустройства нашего прошлого. Повышение энергетической эффективности существующих зданий – наша счастливая возможность обеспечить устойчивое будущее». Представляем краткое изложение главных положений данного документа:

• Жилые и коммерческие здания потребляют более 40 % ископаемых энергетических ресурсов, более 70 % электрической энергии и более 50 % природного газа. В результате сжигания ископаемых энергетических ресурсов образуется эмиссия СО₂, равная 1/3 общей эмиссии.
• Сегодня США столкнулись с двумя кризисами: с одной стороны, это рост потребления энергии, с другой – результат потребления большого количества энергии является причиной загрязнения окружающей среды.
• Огорчительным является не только тот факт, что растет общее потребление энергии, но и что значительно увеличиваются пиковые нагрузки.
• Стратегическим направлением снижения потребления энергетических ресурсов является реконструкция существующих зданий с целью повышения их энергетической эффективности. Необходимо помнить, что новое строительство составляет всего 2 % и что от 75 до 80 % всех городских зданий будут существовать и эксплуатироваться в 2030 году.
• Сегодня не только и не столько эра новых технологий в отоплении, вентиляции и кондиционировании. Более значительным для целей энергосбережения представляется настоящее развитие телекоммуникационных систем, цифровых электронных управляющих систем и т. д. Сегодня эра умных измерительно-управляющих систем и умного энергетического оборудования.
• Последние 100 лет США активно развивали энергопотребляющие производительные технологии, которые в конечном счете повышали качество жизни людей. Благодаря этому США стали мировым экономическим и политическим лидером. Вместе с тем в стране была создана культура расточительного потребления и менталитет «разового пользования», что привело к неустойчивой экономике.
• Сегодня имеют место огромные глобальные расхождения в экологии, культуре и климате в различных районах США. Нам следует учиться у других стран. Это должно стать нашей важнейшей задачей. Например, значительные расхождения между США и Европой: в США потребляется в три раза больше энергии на душу населения.
• Европа уже давно обеспокоена необходимостью проектирования энергоэффективных зданий и их эксплуатации, изучила эти проблемы и знает, как добиться успеха. В Европе цены на энергию формируются как на ценный товар общественного потребления.
• Главным партнером в нашей работе является Федеральное правительство, которое поставило экстремально агрессивную цель: обеспечить снижение потребления ископаемых энергетических ресурсов федеральными зданиями к 2015 году относительно 2003 года на 30 %.
• Мы должны ответить на важный вопрос: почему энергетические показатели зданий ухудшаются на 30 % в течение 3–4-х лет эксплуатации – и уделить большое внимание важности процесса ввода в эксплуатацию и переналадки систем в период эксплуатации.
• Нам посчастливилось, что энергетический кризис 1970-х годов продолжался недолго, но явился важной причиной для разработки ASHRAE первого национального стандарта по энергосбережению. Основные положения этого стандарта используются во всех наших национальных стандартах. Сегодня разработана система стандартов по энергосбережению, энергоэффективности, применению нетрадиционной энергетики и защите окружающей среды от загрязнения, в том числе: cтандарт ASHRAE 90.1 «Энергоэффективное проектирование многоэтажных зданий» (таблица), cтандарт ASHRAE 189.1 «Проектирование высокоэффективных многоэтажных “зеленых” зданий», серия «Руководство по энергоэффективному проектированию», стандарт 100 «Сохранение энергии в существующих зданиях».
• За прошедший период ASHRAE разработала ряд важнейших стандартов, которые позволили создать «дорожную карту» по устойчивому развитию и перспективному плану до 2020 года. Эти стандарты относятся не только к энергетической эффективности зданий, но также включают в себя проблемы проектирования зданий с высокими энергетическими и экологическими показателями и даже к так называемым «зеленым» зданиям.
• Конечной целью нашего стратегического плана «создать устойчивое будущее на основе переустройства нашего прошлого» является создание зданий с нулевым потреблением энергии и, соответственно, уменьшение нашего влияния на загрязнение окружающей среды.
• Нашей философией должно быть: «Строить надо не только для сегодняшних пользователей, но и для будущих поколений».

¹ ASHRAE – Американское общество инженеров по отоплению, охлаждению и кондиционированию воздуха.

Опубликовано в журнале Энергосбережение №6/2010

abok.ru

• Часто задаваемые вопросы по системам вентиляции
• Какие бывают мультиварки? Обзор Cuckoo CMC-HE1054
• Типы и особенности солнечных батарей для индивидуальной энергетической установки
• Aereco. Наиболее часто задаваемые вопросы
• Часто задаваемые вопросы по солнечным батареям