Сетевое издание
Современные проблемы науки и образования
ISSN 2070-7428
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,940

УТЕПЛЕНИЕ ЗДАНИЯ В ПЕРИОД СТРОИТЕЛЬСТВА — ПУТЬ К ЭКОНОМИИ ЭНЕРГОРЕСУРСОВ

Толпегина С.О. 1 Кузин Н.Я. 1
1 ФГБОУ ВПО «Пензенский государственный университет архитектуры и строительства»
В развитых странах речь об энергосбережении ведется со второй половины ХХ в., когда мировое сообщество столкнулось с таким явлением, как нефтяной кризис. Он и стал главным побудительным мотивом для экономии энергетических ресурсов. Но, несмотря на это, Россию вовлечь в этот процесс удалось сравнительно недавно. Положение в энергетической составляющей нашей страны с каждым годом становится все более напряженным. И, если не изменить отношение населения к энергосбережению как к обязательному условию доступного и комфортного проживания, серьезный энергетический кризис в стране наступит уже скоро. Проблемы ограниченности невозобновляемых природных ресурсов и ухудшения экологической обстановки обсуждаются на международном и государственном уровне, и происходит это в условиях нестабильной экономической ситуации, что в свою очередь ведет к росту цен на энергоресурсы, а следовательно — к повышению тарифов на оказание коммунальных услуг. Поскольку для нашей страны наиболее важным является энергосбережение в быту и в сфере ЖКХ, все эти факторы заставляют искать новые и совершенствовать уже существующие способы сохранения энергетических ресурсов. Именно эти мотивы побудили нас произвести анализ по влиянию толщины утеплителя на экономию тепловой энергии.
тарифы
пенополистирол
эксплуатационные расходы
энергоресурсы
теплоизоляционные материалы
энергосбережение
энергоэффективность
стадия строительства
1. Баронин С.А., Янков А.Г. Контракты жизненного цикла: понятийный анализ, зарубежный опыт и перспективы развития в России // Современные проблемы науки и образования. – 2013. – № 6
2. Толстых Ю.О., Баронин С.А., Андреев В.А. Анализ экономической эффективности энергосберегающих мероприятий в жилищной сфере // Известия Юго-Западного государственного университета № 5 (38), Часть 2, ЮЗГУ, Курск, 7-8 октября – 2011(список ВАК)
3. Портал-энерго. [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://portal-energo.ru/ (дата обращения 10.04.15)
4. Управление по регулированию тарифов и энергосбережению Пензенской области. [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://tarif.pnzreg.ru/teplo_energo (дата обращения 10.04.15)
5. СНиП 23–02–2003 «Тепловая защита зданий». – М.: Госстрой России, 2004.
В условиях современной экономической ситуации вопрос об уменьшении финансовых вложений в строительство и эксплуатацию здания встает на протяжении всего жизненного цикла. С этой проблемой в свою очередь сталкиваются как застройщики, так и покупатели.

Жизненный цикл здания можно разделить условно на три  стадии:

1) строительство (ввод здания в эксплуатацию);

2) эксплуатация;

3) ликвидация (вывод здания из эксплуатации).

Каждая из стадий требует вложения определенного количества денежных средств.  Гистограмма, изображенная на рисунке 1, показывает долю каждого этапа в общей сумме затрат [3].

Безымянный.png

Рис. 1. Усредненные расходы на протяжении жизненного цикла здания

К расходам, учитываемым на первой стадии жизненного цикла здания, относятся:

1) стоимость земельного участка;

2) стоимость подключения к внешним инженерным коммуникациям;

3) затраты на строительно-монтажные работы (стоимость проектирования, материалы и оборудование, строительные и монтажные работы).

Вторая стадия включает в себя затраты на эксплуатацию и ремонт, к которым относятся:

1) расходы на содержание здания;

2) расходы на приобретение коммунальных ресурсов у поставщиков;

3) расходы на текущий и капитальный ремонты.

Расходы на последней стадии жизненного цикла здания заключаются в стоимости его утилизации. Она рассчитывается как разница между денежными средствами, потраченными на снос здания, и стоимостью материалов повторного использования [1].

Целью современных строительных компаний является минимизация затрат непосредственно на строительство здания, которые составляют всего 20% от совокупных расходов на весь его жизненный цикл. Это может быть достигнуто за счет использования материалов наиболее дешевых и наименее эффективных с точки зрения экономии энергоресурсов. При этом эксплуатационные расходы, составляющие около 75% от общих затрат, обременяют простых жителей – потребителей коммунальных ресурсов. Добиться уменьшения стоимости владения зданием (т.е. расходов на его содержание и ремонт) можно за счет обоснованного увеличения затрат на стадии строительства для внедрения энергоэффективных и экологичных технологий. Благодаря этому на стадии эксплуатации здания должны существенно уменьшиться расходы, составляющие наибольшую долю от общих затрат.

таблеца.PNG

Рис. 2. Структура платы за коммунальные услуги

Из диаграммы видно, что наибольшую долю в структуре тарифов ЖКХ составляет плата за отопление – более 40% [3]. Следовательно, наиболее выгодным с экономической точки зрения будет применение материалов и технологий, позволяющих уменьшить потребление тепловой энергии и сократить теплопотери здания.

Потеря тепловой энергии может происходить по ряду следующих причин:

1) некачественно утепленные или не утепленные окна и стены;

2) негерметичность оконных рам;

3) протекающий отопительный прибор;

4) неутепленные чердак и подвал;

5) наличие щелей в стыках между стенами и окнами.

Для существенного сокращения теплопотерь необходимо провести комплекс мероприятий по энергосбережению, таких как:

1) герметизация щелей и стыков;

2) утепление ограждающих конструкций здания;

3) использование теплосберегающей оконной пленки;

4) заполнение стеклопакетов инертным газом;

5) поквартирная рекуперация тепла.

На стадии строительства наиболее эффективным методом утепления многоквартирного дома является использование стеновых теплоизоляционных материалов. К их числу относятся пенопласты, вспученные природные материалы, минераловата и стекловата.

Для того чтобы выяснить экономическую целесообразность утепления наружных ограждающих конструкций, было решено выполнить теплотехнические расчеты и посмотреть, какие потери тепла будут у здания на всем протяжении жизненного цикла и какое количество денежных средств удастся сэкономить за счет снижения потребления энергоресурсов.

Рассмотрим это на примере конкретного 14-этажного одноподъездного жилого дома. Геометрические характеристики представлены в таблице 1.

Таблица 1

Геометрические характеристики многоэтажного жилого дома

№ п/п

Характеристика

Обозначение и единицы измерения

Расчетное (проектное) значение

1

Общая площадь наружных ограждающих конструкций здания

Aesum,м2

4898,44

 

2

Общая площадь стен отапливаемой части здания

Aw, м2

3592,2

 

3

Общая площадь окон и балконных дверей

AF, м2

578,85

4

Общая площадь входных дверей и ворот

A ed, м2

10,71

5

Общая площадь чердачных перекрытий (холодного чердака)

Ас, м2

327,7

6

Общая площадь перекрытий над не отапливаемыми подвалами или подпольями

Аβ, м2

388,98

7

Площадь квартир

Ah, м2

3635,1

В соответствии с таблицей 4 СНиП 23–02–2003 «Тепловая защита зданий» были установлены требуемые сопротивления и в зависимости от их значений приняты фактические сопротивления для стен, чердачных перекрытий и перекрытий над неотапливаемым подвалом [5].

Все теплотехнические данные приведены в таблице 2.

Таблица 2

Теплотехнические характеристики многоквартирного жилого дома

№ п/п

Ограждающая конструкция

Наименование теплоизоляционного материала

Толщина утеплителя, мм

Требуемое сопротивление теплопередаче, м2*град/Вт

Фактическое сопротивление теплопередаче, м2*град/Вт

1

Наружная стена

Пенополистирол G=40кг/м3

100

3,18

3,27

2

Чердачное перекрытие

Минватная плита ROCKWOOL   G=190кг/м3

250

4,74

4,94

3

Перекрытие над подвалом

Пенополистирол G=40кг/м3

100

2,81

2,91

 

Для двухкамерных стеклопакетов принимаем 0,54 м2*град/Вт.

Исходя из значений фактических сопротивлений ограждающих конструкций в соответствии со СНиП 23-02-2003 вычисляется приведенный коэффициент теплопередачи Kmtr. Для данного варианта утепления он составляет 0,54 Вт/м2 оС, а общий коэффициент теплопередачи Km равен 1,034Вт/м2 0С.

Данные значения позволили рассчитать общие теплопотери здания через наружные ограждающие конструкции по формуле (Г.2) приложения Г СНиП 23-02-2003, а также расход тепловой энергии на отопление здания за отопительный период  которые составили 1 714 359 МДж.

Рассмотрим 5 вариантов утепления ограждающих конструкций: с увеличением толщины утеплителя на 10%, 20%, 30%, 40% и 50%. Энергетические показатели для каждого варианта, полученные в результате теплотехнических расчетов, произведенных в соответствии со СНиП 23–02–2003, представлены в таблице 3.

Таблица 3

Энергетические показатели жилого дома при различной толщине утеплителя

№ п/п

Толщина утеплителя, мм

Приведенный коэффициент теплопередачи Kmtr, Вт/м2 оС

Общий коэффициент теплопередачи Km, Вт/м2 оС

Расход тепловой энергии на отопление здания Qh, МДж

Экономия тепловой энергии, МДж

1

100

0,54

1,034

1 714 359

0

2

110

0,518

1,012

1 660 994

53 365

3

120

0,5

0,994

1 617 292

97 067

4

130

0,484

0,978

1 578 537

135 822

5

140

0,468

0,962

1 540 447

173 912

6

150

0,457

0,951

1 513 029

201 330

По данным, полученным после проведения теплотехнических расчетов, был построен график зависимости увеличения экономии тепловой энергии от увеличения толщины слоя теплоизоляционного материала, представленный на рисунке 3.

проценты.PNG

Рис. 3. Зависимость уменьшения теплопотерь от увеличения толщины утеплителя

Из графика видно, что уменьшение теплопотерь здания происходит непропорционально увеличению толщины слоя утеплителя. Нелинейная зависимость говорит о том, что бессмысленно увеличивать толщину утеплителя  до бесконечности, поскольку в итоге  это станет невыгодно.

Для определения экономической составляющей мероприятий по повышению энергосбережения многоквартирного жилого дома необходимо произвести подсчет финансовых затрат по 5 вариантам утепления, а также рассчитать сроки окупаемости для каждого из них [2]. В первую очередь необходимо провести анализ роста тарифов на тепловую энергию в г. Пенза, а также рассчитать средние цены на используемые теплоизоляционные материалы.

Среднее значение тарифа за 1 Гкал тепловой энергии составляет 1146,62 руб.  (минимум = 456,92 руб., максимум = 1711,54 руб.). В 2015 г. средний рост тарифов на отопление на территории Пензенской области составит 108,9%. Таким образом, к концу 2015 г. средний тариф на тепловую энергию в г. Пензе составит 1246, 24 руб. [4].

тарифырис.PNG

Рис. 4. Тарифы на тепловую энергию в г. Пенза в 2011–2015 гг.

По имеющимся данным был рассчитан тренд повышения тарифов на тепловую энергию в г. Пенза на следующие 25 лет, т.е. до 2040 г.

новое повышение.PNG

Рис. 5. Прогноз повышения тарифа на тепловую энергию в г. Пенза

Анализ представленных на рынке теплоизоляционных материалов позволил рассчитать среднюю цену на пенополистирол ПСБ-35 в г. Пензе, которая составила 2965 руб/м3, а средняя цена 1 м3 минераловатной плиты ROCKWOOL – 5825 руб. Полученные данные были использованы для подсчета расходов на утепление по каждому из 5 вариантов, а также экономической выгоды от него. Результаты расчетов представлены в таблице 4 и таблице 5.

Таблица 4

Расходы финансовых средств и экономия от утепления

№п/п

Тол щина утеп

лителя, мм

Пено

поли

стирол, м3

Минвата, м3

Стои

мость пенополистирола, руб.

Стоимость минваты, руб.

Суммар

ная стоимость утепления, руб.

Эконо

мия тепло

вой энергии, Гкал

Экономия денежных средств в год, руб.

1

110

39,2

8,19

116 228

47 707

163 935

12,75

15 889,56

2

120

78,4

16,39

232 456

95 443

327 899

23,18

28 887,84

3

130

117,6

24,58

348 684

143 164

491 848

32,44

40 428,03

4

140

156,8

32,77

464 912

190 885

655 797

41,54

51 768,81

5

150

196

40,96

581 336

238 607

819 943

48,09

59 931,68

 Таблица 5

Сроки окупаемости и денежные потоки

№ п/п

Толщины утеплителя, мм

Капитальные вложения, руб.

Срок окупаемости, лет.

ЧДД после 25 лет эксплуатации здания, руб.

1

110

163 935

9,79

158 321

2

120

327 899

10,91

259 801

3

130

491 848

11,82

333 135

4

140

655 797

12,4

402 580

5

150

819 943

13,6

409 939

На основании проведенных исследований можно сделать следующие выводы.

1.Утепление является эффективным и выгодным мероприятием, позволяющим существенно сэкономить расходы по коммунальным платежам. При повышении стоимости строительства на 1% эксплуатационные расходы уменьшатся на 1,5%.

2. Учитывая современные цены на теплоизоляционные материалы и тарифы на энергетические ресурсы, наиболее эффективным будет увеличение толщины утеплителя на 40%, что окупится за 12,4 лет.


Рецензенты:

Хрусталёв Б.Б., д.э.н. профессор, заведующий кафедрой « Экономика, организация и управление производством»  ПГУАС, г. Пенза;

Баронин С.А., д.э.н., преподаватель кафедры «Экспертиза и управление недвижимостью» ПГУАС, г. Пенза.


Библиографическая ссылка

Толпегина С.О., Кузин Н.Я. УТЕПЛЕНИЕ ЗДАНИЯ В ПЕРИОД СТРОИТЕЛЬСТВА — ПУТЬ К ЭКОНОМИИ ЭНЕРГОРЕСУРСОВ // Современные проблемы науки и образования. – 2015. – № 1-1. ;
URL: https://science-education.ru/ru/article/view?id=19071 (дата обращения: 20.09.2021).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074