Мировые тенденции повышения энергоэффективности зданий

Растущие потребности в энергии и ее негативное воздействие на окружающую среду на этапе выработки приводят к необходимости решения вопросов ее экономии, в том числе и за счет снижения энергопотребления зданий. В США, например, на жилые и коммерческие здания приходится порядка 40% от общего потребления первичной энергии и 70% от всей вырабатываемой электроэнергии. Снижение энергопотребления зданий, особенно существующих, может дать значительный положительный экономический и экологический результат.

Поэтому AASA на основании данных анкетирования 35 своих членов по вопросам сертификации и классификации зданий подготовил отчет, в котором представлено подробное описание мер, принимаемых для определения и сравнительного анализа энергопотребления зданий в различных странах мира.

Данный отчет является первым шагом; предполагается, что такие обзоры, позволяющие следить за глобальными тенденциями в области энергетической сертификации и оценки зданий, станут регулярными.

Анализ результатов

Приводим результат анализа полученных от членов AASA ответов на некоторые вопросы, касающие-ся энергетических аспектов в целом и энергосбережения в зданиях в частности.

Перечислите основные первичные источники энергии и укажите их долю (в%) от всех источников, используемых для выработки электроэнергии в вашей стране.

Собранная информация обобщена в диаграмме (рис. 1).

Рисунок 1. Источники первичной энергии

Газ и уголь остаются наиболее значимыми источниками первичной энергии, и ожидается, что они сохранят или даже увеличат свою долю в течение ближайших 10 лет.

Гидроэлектростанции вырабатывают значительную долю электроэнергии приблизительно в одной трети стран, однако расширение этого ресурса не ожидается из-за ограниченных возможностей строительства новых плотин.

Атомная энергетика обеспечивает существенную часть выработки электроэнергии почти в половине стран. Ожидается, что ее дальнейшее развитие будет ограничено.

Прогнозируемое использование нефти и мазута, при растущей доступности (относительно) дешевого природного газа, будет ограничено выработкой энергии при пиковых нагрузках.

Вызывает удивление относительно медленный рост использования возобновляемых источников энергии (ВИЭ). Несмотря на большое внимание, уделяемое потенциалу солнечной и ветроэнергетики, помимо биомассы и других возобновляемых источников, фактически на них приходится только 5% от общей выработки электроэнергии. Ветро-энергетика серьезно развивается только в 4 странах (и только в 10 странах она вообще присутствует), поэтому доля, приходящаяся на нее, несущественна.

Выплачивает ли энергетическая компания в вашей стране компенсацию домовладельцам, установившим оборудование, генерирующее электричество из возобновляемых источников, и подающим избытки в сеть?

Стимулирование дальнейшего развития возобновляемых источников энергии может зависеть от готовности энергетических компаний выкупать избытки выработанной ВИЭ электроэнергии. Анализ ответов показал, что 69% стран обязывают коммунальные предприятия выкупать электроэнергию, полученную из возобновляемых источников от жилых и коммерческих потребителей. Соответственно, оставшиеся 31% данный процесс не регулируют.

Отслеживается ли на государственном уровне среднее энергопотребление зданий?

Одной из главных целей национального сравнительного анализа энергопотребления зданий является определение основной тенденции развития строительного сектора для оценки влияния реализуемой государственной политики и принимаемых законодательных актов.

В США есть классический пример такой практики: проводимые каждые четыре года службой энергетической информации Департамента энергетики опросы по энергопотреблению коммерческих зданий (CBECS). Впервые опрос был проведен в 1979 году (вскоре после публикации стандарта ASHRAE «Энергоэффективность зданий»). Он охватывал коммерческие здания и отслеживал эффект от все более ужесточающихся требований к энергетическим характеристикам зданий.

На протяжении 30 лет опрос CBECS изначально указывал на положительную тенденцию в снижении энергопотребления зданий²: в 1979 году – 125000 БТЕ/фут² (394 кВт•ч/м²), в 1992 году – 90500 БТЕ/фут² (285 кВт•ч/м²), в 1999 году – 85100 БТЕ/фут² (268 кВт•ч/м²). Однако теперь энергопотребление зданий снова увеличивается, хотя их ограждающие конструкции и инженерные системы (ОВК, ГВС, освещение и т.д.) стали более эффективными. Это происходит за счет увеличения доли использования бытовой техники: компьютеров, принтеров, телевизоров и т.д. Опрос CBECS 2003 года показал увеличение среднего энергопотребления до 91000 БТЕ/фут² (287 кВт•ч/м²), и ожидается, что эта цифра продолжит расти.

Результаты опроса по отслеживанию энергопотребления зданий приведены на рис. 2. В большинстве опрошенных стран эти данные уточняются ежегодно. Однако в некоторых странах периодичность проведения опросов может варьироваться от 1 мес. до 5 лет.

Рисунок 2. Мониторинг энергопотребления по типам зданий

Какова значимость базы данных по сравнительному анализу энергопотребления зданий для вашей страны?

Ответы показывают, что обычно сравнительному анализу энергопотребления зданий придается особое значение. В большинстве стран сбор таких данных воспринимается как важное и полезное мероприятие, помогающее при разработке статистической политики. Однако есть страны, где этому не придается никакого значения.

Какие размерности используются в вашей стране для сравнительного анализа энергопотребления (например, кБТЕ/фут² в год, кВт•ч/м² в год, МДж/м² в год, годовой выброс СО₂ в тоннах)?

Чаще всего используется кВт•ч/м² в год (или варианты данной единицы) – в 18 из 23 стран. Иногда использовались кБТЕ/фут² в год или МДж/м² в год.

В США существенным вопросом стало установление согласованных единиц измерения для такой на первый взгляд простой вещи, как площадь здания. Были прецеденты, когда при аренде недвижимости и эксплуатации здания подразумевались разные показатели: общая или жилая площадь здания. Определение площади здания на данный момент уточняется мультидисциплинарной рабочей группой ASHRAE по энергетическим целям.

Если в качестве количественных параметров оценки энергопотребления здания используется площадь здания, опишите, как она рассчитывается. Ответы на этот вопрос можно условно сгруппировать в 4 позициях:

• площадь помещений, где установлены системы кондиционирования – 44%;
• общая площадь помещения – 28%;
• площадь здания используется, но ответы очень разнообразны – 16%;
• при определении энергопотребления здания вообще нет привязки к площади – 12%.

Рассматривает ли ваша страна (или уже приняла) программу сертификации/классификации энергопотребления зданий?

Анализ ответов показал, что доля стран, разрабатывающих или уже принявших программу сертификации или классификации зданий, велика. В целом выявлена повсеместная поддержка данного направления, что соответствует глобальным тенденциям. Лишь одна страна указала, что планов в этой области не имеет. В долевом соотношении ответы выглядят так:

• сертификация и классификация зданий обязательны – 42%;
• действуют программы сертификации и классификации зданий на добровольной основе – 29%;
• введение программ сертификации и классификации зданий находится на стадии рассмотрения – 26%;
• введение таких инструментов не планируется – 3%.

Повысилась ли в среднем энергоэффективность зданий в вашей стране в результате внедрения программы сертификации/классификации зданий?

Большинство (66%) опрошенных считают, что сейчас «слишком рано» оценивать и подсчитывать результаты, поскольку для доказательства того, что реализация мер энергосбережения оказала существенное влияние, прошло недостаточно времени. Однако 31% уверенно заявили о положительном влиянии таких программ на снижение энергопотребления зданий. Оставшиеся 3% дали отрицательный ответ.

Какие количественные показатели используются для описания энергопотребления здания?

Ключевым элементом в США, как и в других странах, стал противоречивый вопрос о том, какой показатель принять за основополагающий: энергопотребление объекта или первичную энергию.

Энергопотребление объекта определить довольно легко при наличии необходимых приборов учета. Однако данная измеренная величина, которая может быть использована для оценки интенсивности энергопотребления внутри здания (кВт•ч/м² в год), не всегда указывает на «полную» энергию, используемую для производства и распределения электричества или пара, и не отражает воздействие такого энергопотребления на окружающую среду.

Многие рассматривают первичную энергию как более точное описание энергопотребления здания. Стандартные коэффициенты, используемые для преобразования энергопотребления объекта в первичную энергию, составляют:

• для электричества 3,340 (отражает КПД выработки в 35% и потери при передаче в 10%);
• для природного газа 1,047;
• для пара 1,450 и т.д.

На протяжении многих лет ASHRAE в своих стандартах практически всегда использовала энергию, потребляемую на объекте. Однако сейчас идет пересмотр этой практики. В 2011 году ASHRAE поручила президентскому ситуационному комитету рассмотреть эту отраслевую практику и подготовить рекомендации для членов ASHRAE (результаты ожидается получить летом 2012 года).

Какой показатель заложен в сертификацию зданий по энергоэффективности: фактическое энергопотребление здания (энергия, измеряемая в здании), первичная энергия или иной параметр?

На данный момент подавляющее большинство стран основным параметром считает фактическое энергопотребление здания – 44%. На нормирование по первичной энергии приходится 14% стран. В оставшихся странах (42%) при сертифицировании объектов по энергоэффективности критерием являются другие параметры.

Нормируется ли энергетическая сертификация/классификация здания по режиму работы здания и климатическим условиям?

Режим работы зданий существенно зависит от множества переменных, таких как назначение объекта, менталитет, количество пользователей и т.д.

То же можно сказать и о климатических условиях, которые даже внутри небольших географических областей могут меняться от года к году.

При создании долгосрочных баз данных необходимо нормировать показатели по погодным условиям и графикам эксплуатации, что значительно повысит уровень точности информации. Рис. 3 показывает, в какой доле стран и в какой области выполняется такое нормирование.

Рисунок 3. Учет показателей при энергетическом нормировании

Требуется ли аккредитация или сертификация оценщиков или профессионалов (инженеров/архитекторов), отвечающих за сертификацию/классификацию зданий?

Опыт, полученный в рамках реализации Европейской директивы по энергетическим характеристикам зданий (EPBD), выявил трудности на пути внедрения полноценной и эффективной программы. Одна из главных проблем – подбор опытного аудиторского персонала, который способен качественно отслеживать и регистрировать энергопотребление зданий. Ответы на этот вопрос показали, что для достижения этих целей подавляющее большинство стран используют сертифицированных оценщиков или профессиональных инженеров/архитекторов – 73%. С расширением этой практики ожидается появление новой группы сертифицированных энергетических аудиторов, которые смогут взять на себя эту функцию.

Использует ли ваша страна аудиторские инструменты/программное обеспечение по оценке энергоэффективности для нормирования энергетической оценки здания?

Аналогично предыдущему вопросу было определено, что аудиторские инструменты и программное обеспечение широко применяются, и ожидается (в 63% стран), что эта технология получит дальнейшее развитие с развитием данной отрасли.

Перечислите типы зданий, участвующих в программе энергетической сертификации/классификации в вашей стране.

Большинство стран указали, что в таких программах участвуют в основном различные типы коммерческих зданий, и только несколько стран указали жилые дома и/или квартиры.

В заключение можно сделать вывод, что все большее количество стран выражают озабоченность ростом энергопотребления и ищут способы его снижения и оценки, например, ASHRAE сейчас развертывает программу классификации энергетических квот зданий bEQ (Building Energy Quotient Labeling).

В исследованиях Национальной лаборатории возобновляемой энергии (NREL) в рамках «Программы строительства Америки» (Build America Program) зафиксировано, что энергопотребление в идентичных зданиях может отличаться в 5 раз и причиной тому поведенческие особенности пользователей. Поэтому обсуждаются вопросы введения предельно допустимых величин для энергопотребления зданий, в отличие от простого повышения энергоэффективности.

Кроме того, несмотря на реализуемые при строительстве новых зданий энергоэффективные технологии и материалы, энергорасточительность старого жилого фонда по-прежнему остается главной проблемой. Поэтому повышению энергоэффективности именно существующих зданий должно уделяться особое внимание как в настоящее время, так и в долгосрочной перспективе.

Материал подготовлен по результатам отчета ASHRAE Assotiate Society Alliance, январь 2012 года.

¹ ААSA (ASHRAE Associate Society Alliance) – Союз объединенного сообщества, созданный в 1962 году Американским обществом инженеров по отоплению, охлаждению и кондиционированию воздуха (ASHRAE) с целью выявления возможностей для сотрудничества с другими мировыми объединенными сообществами в области разработки программ ОВК и хладоснабжения, научных исследований, обучения и т. п. AASA обеспечивает обмен идеями между инженерами и на сегодняшний день объединяет 55 организаций из различных стран мира. Россию представляет некоммерческое партнерство «Инженеры по отоплению, вентиляции, кондиционированию воздуха, теплоснабжению и строительной теплофизике» (НП «АВОК»), являющееся членом ААSA с 1990 года.

² Приведенные значения энергопотребления учитывают общий расход энергии, потребленной зданием на отопление, вентиляцию, кондиционирование воздуха, ГВС, электроснабжение (освещение и потребление бытовой техникой).