В статье представлена методика расчета потерь тепловой энергии через наружные стены жилого многоквартирного здания до и после дополнительного утепления фасадов с использованием теплоизоляционных из минеральной (стеклянной) ваты изделий на синтетическом связующем. Объект расположен в городе Порхов Псковской области. Для данного здания рассчитана оптимальная толщина дополнительного слоя теплоизоляции, при которой дисконтированный срок окупаемости, рассчитанный с учетом роста тарифов на тепловую энергию и дисконтирования будущих денежных потоков, принимает минимальное значение.
УДК 69.003.13
П.А. МУРАВЬЁВ, координатор Проекта ПРООН-ГЭФ «Энергоэффективность зданий на Северо-Западе России» на территории Псковской области, М.А. ЛУКИНА-ЛЕБЕДЕВА, ассистент Проекта ПРООН-ГЭФ «Энергоэффективность зданий на Северо-Западе России», А.В. ТАРАКИН, ведущий эксперт технического департамента ООО «АФ Консалт», А.С. ГОРШКОВ, канд. техн. наук, директор учебно-научного центра «Мониторинг и реабилитация природных систем» Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого
Ключевые слова: наружные стены, фасады, теплоизоляция, изделия теплоизоляционные из минеральной (стеклянной) ваты на синтетическом связующем, тепловая защита, расчетные климатические условия, градусо-сутки отопительного периода, трансмиссионные потери тепловой энергии, дополнительное утепление, энергосбережение, энергетическая эффективность зданий, инвестиции, окупаемость инвестиций.
Keywords: external walls, facades, insulation, thermal insulation products from mineral (glass) wool on synthetic binder, thermal protection, estimated climatic conditions, degree days of the heating period, transmission heat loss, additional insulation, energy saving, energy efficiency of buildings, investments, return on investment
На территории РФ продолжается реализация государственной программы переселения граждан из ветхого и аварийного жилья, утвержденная распоряжением правительства РФ от 26 сентября 2013 г. №1743-р. На сайте Фонда содействия реформированию ЖКХ представлен перечень жилых объектов, признанных аварийными, который включает 47192 жилых здания общей площадью 11400,85 тыс. м2. В рамках данной программы в г. Порхов Псковской области возводится объект жилищного строительства, расположенный по адресу: ул. Мебельная, д. 5.
На строительство данного многоквартирного жилого дома общей площадью 2083,33 м2 согласно контракту выделено финансирование в размере 53 137 756,32 руб., которое осуществляется за счет средств Фонда содействия реформированию ЖКХ и средств бюджета Псковской области. В рамках выделенного финансирования в проектной документации предусмотрена реализация только тех энергосберегающих мероприятий, которые содержатся в действующем законодательстве. В настоящее время набор обязательных энергосберегающих мероприятий ограничен минимальными требованиями по тепловой защите. Очень часто выполнение только минимальных требований к уровню тепловой защиты зданий не обеспечивает достижения нормированного уровня энергопотребления и, как следствие, заявленного класса энергоэффективности.
С целью повышения энергетической эффективности строящегося дома Проектом ПРООН-ГЭФ была выделена техническая помощь в виде денежных средств, направленных на повышение энергетической эффективности объекта жилищного фонда. Техническая помощь предоставляется в рамках проекта ПРООН-ГЭФ 00074315 «Энергоэффективность зданий на Северо-Западе России» (далее – Проект ПРООН-ГЭФ). Согласно условиям ПРООН размер техпомощи не может превышать 20% от общей суммы, выделенной на строительство демонстрационного объекта.
Проект ПРООН-ГЭФ представлен в рамках Комплексной программы «Повышение энергоэффективности в Российской Федерации», осуществляемой совместно с Программой развития ООН (ПРООН), Европейским банком реконструкции и развития (ЕБРР) и Организацией Объединенных Наций по промышленному развитию (ЮНИДО) при участии ключевых федеральных отраслевых ведомств и региональных органов власти. В проекте принимают участие Архангельская, Псковская, Новгородская и Вологодская области, находящиеся в пределах Северо-Западного федерального округа.
Стратегия Проекта ПРООН-ГЭФ заключается в снижении существующих институциональных, управленческих, информационных, технологических, инвестиционных и образовательных барьеров, препятствующих широкому проникновению энергоэффективных технологий и практических методов в секторы строительства и ЖКХ. Цель Проекта заключается в наращивании местного потенциала и в демонстрации реализуемых на местном уровне решений для повышения энергоэффективности в сфере строительства и эксплуатационного содержания зданий в северо-западных областях России.
Проект состоит из трех основных компонентов, один из которых включает участие ПРООН-ГЭФ в софинансировании работ, направленных на повышение энергетической эффективности демонстрационных объектов капитального строительства.
Предоставление технической помощи со стороны Проекта ПРООН-ГЭФ осуществляется в рамках совместной реализации демонстрационного проекта по строительству энергоэффективного объекта жилищного фонда на основании соглашения, подписанного между администрацией Порховского района Псковской области и Проектом ПРООН-ГЭФ 20 июля 2015 г.
1. Характеристики объекта исследования:
— этажность – 3;
— количество подъездов – 2;
— количество квартир – 42;
— общая площадь – 2083,33 м2;
— площадь квартир – 1647,09 м2;
— площадь фасадов Афас – 1162,77 м2;
— высота этажа – 3 м;
— плиты перекрытия – сборные железобетонные многопустотные;
— кровля – двускатная по деревянным конструкциям;
— чердак – неотапливаемый (холодный);
— водоотвод с кровли – неорганизованный;
— наличие подвала – техподполье.
Согласно исходному проекту наружные стены здания предусмотрены из газобетонных блоков марки по плотности D500 толщиной 375 мм с последующим их оштукатуриванием без дополнительного утепления (рис. 1).
Тепловизионная съемка фасадов в зимний период эксплуатации показала, что уровень теплоизоляции наружных стен не соответствует минимально-допустимым требованиям по тепловой защите. Высокая начальная влажность газобетонных блоков (рис. 2) в совокупности с большим количеством теплопроводных включений в зонах межэтажных перекрытий (рис. 3), внешних углов (рис. 4), швов кладки (рис. 5) не могут обеспечить требуемый уровень приведенного сопротивления теплопередаче. В связи с этим было решено дополнительно утеплить наружные стены с целью повышения теплотехнической однородности фасадов и увеличения сопротивления теплопередаче наружных стен.
2. Цель исследования
Целью исследования является расчет потерь тепловой энергии через наружные стены здания до и после утепления фасадов, а также оценка прогнозируемых сроков окупаемости энергосберегающих мероприятий, направленных на утепление наружных стен при различной толщине слоя теплоизоляции: 50, 60, 70, 80, 90, 100, 110, 120, 130, 140, 150, 160, 170, 180, 190, 200, 250, 300 и 350 мм.
3. Исходные данные для расчета
3.1. Климатические характеристики района строительства
Город Порхов расположен в Псковской области. Наиболее близким к нему населенным пунктом среди тех, которые представлены в СП 131.13330, является г. Псков. Расчетные климатические характеристики района строительства объекта исследования представлены в табл. 1.
Таблица 1. Расчетные климатические условия для жилых зданий, расположенных в г. Порхов Псковской области
| Показатель | Обозначение параметра | Единица измерения | Расчетное значение |
| Средняя температура наружного воздуха за отопительный период | tот | °C | -1,3 |
| Продолжительность отопительного периода | zот | сут./год | 208 |
| Градусо-сутки отопительного периода | ГСОП | °C·сут./год | 4430 |
| Расчетная температура внутреннего воздуха | tв | °C | 20 |
3.2. Теплотехнические характеристики наружных стен
Согласно требованиям п.п. 1 и 5 постановления правительства РФ от 26 декабря 2014 г. №1521 c 1 июля 2015 г. нормативные требования к уровню теплоизоляции наружных ограждающих конструкций должны регламентироваться согласно СП 50.13330.
Согласно примечанию 1 к табл. 3 СП 50.13330 базовое значение требуемого сопротивления теплопередаче определяется по формуле:
R0тр=а∙ГСОП+b, (1)
где a, b – коэффициенты, численные значения которых следует принимать по данным табл. 3 СП 50.13330 для соответствующих групп зданий (для стен жилых зданий a=0,00035, b=1,4); ГСОП – градусо-сутки отопительного периода:
ГСОП=(tв – tom)·zom, (2)
где tв – расчетная средняя температура внутреннего воздуха в помещениях жилого здания, принимаемая по ГОСТ 30494 равной 20°C; tom – средняя за отопительный период температура наружного воздуха, принимаемая для климатических условий г. Порхов по СП 131.13330 равной минус 1,3°C (см. данные табл. 1); zom – продолжительность отопительного периода, принимаемая по СП 131.13330 для периода со средней суточной температурой наружного воздуха не более 8°С; для жилых зданий, расположенных в Порхове, zom = 208 суткам (см. данные табл. 1).
Исходя из представленных данных, рассчитаем по формуле (2) сопротивление теплопередаче наружных стен жилых зданий согласно требованиям СП 50.13330. Получим:
Нормируемое (минимально-допустимое) значение приведенного сопротивления теплопередаче ограждающей конструкции, R0норм, м2·°C/Вт, следует определять по формуле:
, (3)
где R0тр – то же, что и в формуле (1); mp – коэффициент, учитывающий особенности региона строительства, численное значение которого для наружных стен зданий не должно быть меньше 0,63.
3.3. Проектные и фактические значения сопротивлений теплопередаче наружных стен
Проектное значение сопротивления теплопередаче наружных стен составляет 1,62 м2∙°C/Вт, что меньше не только базового требуемого значения – 2,95 м2∙°C/Вт, но и минимально-допустимого – 1,86 м2∙°C/Вт.
В связи с этим несоответствием, а также тем, что при тепловизионном обследовании фасадов были выявлены теплотехнически неоднородные участки, значительные по величине и протяженности, было принято решение о дополнительном утеплении наружных стен – плитами из минеральной ваты на синтетическом связующем, наземной части стен подвалов – плитами из пенополистирола. Целесообразность утепления наружных стен, выполненных кладкой из газобетонных блоков, обоснована в работах [1-3].
4. Описание элементов фасадной системы
На основании технико-экономического сравнения наиболее распространенных и доступных для выбранного района строительства вариантов фасадных решений, для данного объекта была принята система штукатурного фасада Weber.therm comfort (рис. 7) с использованием изделий теплоизоляционных из минеральной (стеклянной) ваты на синтетическом связующем.
Фасадная система состоит из следующих элементов:
— клеевая смесь, предназначенная для монтажа теплоизоляционных плит из минеральной ваты к основанию, с толщиной слоя от 5 до 20 мм;
— теплоизоляционные плиты из стекловолокна Изовер Штукатурный Фасад с прочностью на разрыв слоев не менее 15 кПа (максимальная разрешенная толщина однослойной теплоизоляции в системе 200 мм; при толщине слоя минеральной ваты более 200 мм теплоизоляцию фасадов следует выполнять в 2 слоя с перехлестом швов внутреннего и наружного слоев);
— армировочно-клеевая смесь, предназначенная для создания базового штукатурного армированного слоя толщиной от 3,5 до 8 мм на поверхности теплоизоляционных плит;
— фасадная армирующая стеклосетка;
— фасадный дюбель с диаметром стержня 8 мм и диаметром тарельчатой головки 60 мм;
— грунтовка, предназначенная для тонирования, укрепления и обеспыливания основания;
— декоративно-защитная штукатурка, предназначенная для создания декоративно-защитного слоя;
— фасадная краска, предназначенная для реализации архитектурного решения.
Этапы проведения фасадных работ представлены на рис. 8-11.
5. Методики расчетов
5.1. Методика расчета потерь тепловой энергии через наружные ограждающие конструкции
Средние за отопительный период потери тепловой энергии через фасады здания могут быть рассчитаны по формуле:
, (4)
где R0 – приведенное сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции, м2∙°C/Вт; ГСОП – то же, что и в формуле (1); 0,024, 1163 – переводные коэффициенты; Афас – площадь фасадов, м2.
В случае дополнительного утепления фасадов экономия тепловой энергии может быть рассчитана по формуле:
, (5)
где R0баз – приведенное сопротивление теплопередаче базового варианта наружных стен без учета дополнительного утепления, м2∙°C/Вт; R0ут – приведенное сопротивление теплопередаче базового варианта наружных стен с учетом дополнительного слоя теплоизоляции, м2∙°C/Вт; 0,024, ГСОП, 1163, Афас – то же, что и в формуле (4).
В качестве исходного (базового) значения приведенного сопротивления теплопередаче принято фактически измеренное, т.е. R0баз =1,62 м2∙°C/Вт.
Разница эксплуатационных затрат (∆Э), выражающая в денежном эквиваленте суммарные потери рассматриваемого типа ограждения до и после дополнительного утепления, может быть рассчитана по формуле [1, 2]:
∆Э=∆Q⋅cT, (6)
где Q – то же, что и в формуле (4); сT – величина тарифа на тепловую энергию, руб./Гкал.
Перейдем непосредственно к оценке экономической эффективности дополнительного утепления. Для этого воспользуемся методом приведенных затрат.
5.2. Методика расчета прогнозируемого срока окупаемости энергосберегающих мероприятий
Для расчета сроков окупаемости утепления наружных стен использован метод приведенных затрат [4].
Положим, что
Пбаз=Кбаз+Эбаз·T , (7)
Пут=Кут+Эут·T , (8)
где Пбаз, Пут – приведенные затраты, учитывающие капитальные и эксплуатационные расходы, соответственно, базового (исходного) и утепленного вариантов стенового ограждения, руб.; Кбаз – капитальные затраты на возведение базового варианта наружных стен здания, руб.; Кут – капитальные затраты на возведение базового варианта наружных стен здания с учетом затрат на дополнительное утепление, руб.; Эбаз – эксплуатационные затраты, учитывающие потери тепловой энергии базового варианта наружных стен за один отопительный сезон без учета дополнительного утепления, руб./год; Эут – эксплуатационные затраты, учитывающие потери тепловой энергии через наружные стены за один отопительный сезон с учетом дополнительного их утепления, руб./год; Т – время, исчисляемое в годах.
Условием окупаемости для принятой модели будет равенство приведенных затрат Пбаз и Пут, т.е.
Пбаз=Пут (9)
Или с учетом уравнений (7), (8):
Кбаз+Эбаз T=Кут+ Эут T (10)
Откуда можно рассчитать срок простой окупаемости:
, (11)
где ∆К – разница капитальных затрат на возведение утепленного (Кут) и базового (Кбаз) вариантов наружных стен (фасадов) рассматриваемого здания, руб.; ∆Э – разность потерь тепловой энергии через наружные ограждающие конструкции до (Эбаз) и после (Эут) утепления базового варианта наружных стен здания, руб./год.
С учетом полученных ранее выражений (6) и (11) значение ∆Э может быть рассчитано по формуле [5, 6]:
, (12)
где обозначения те же, что и в формулах (5), (6).
Отметим, что срок окупаемости, рассчитанный по формуле (11), получен без учета: роста тарифов на тепловую энергию; процентов по кредиту (в случае использования заемных средств на проведение мероприятий по утеплению наружных стен здания); дисконтирования будущих денежных поступлений, достигнутых в результате реализации рассматриваемого энергосберегающего мероприятия и уменьшения потерь тепловой энергии на отопление. Поэтому рассчитанное по формуле (11) значение прогнозируемого срока окупаемости инвестиций следует рассматривать как оценочное.
С учетом обозначенных выше дополнительных факторов прогнозируемый дисконтированный срок окупаемости TД инвестиций, направленных на дополнительное утепление фасадов рассматриваемого здания, определяется выражением [7-10]:
, (13)
где ∆К, ∆Э – то же, что в формуле (10), руб.; r – средний ежегодный рост стоимости тарифов на тепловую энергию; i – процентная ставка дисконтирования.
Если для выполнения работ по утеплению фасадов существующего здания используются собственные средства, то капитальные затраты будут равны сметной стоимости работ (∆К). В случае если для выполнения работ исполнителем используются заемные средства (банковский кредит), при аннуитетных ежемесячных платежах суммарные инвестиции в энергосбережение следует определять по формуле:
, (14)
где m – число периодов погашения кредита (например, если кредит взят на 1 год: m=12, если на 2 года: m=24 и т.д.); А – коэффициент аннуитета; ∆К – сметная стоимость работ (инвестиции без учета платежей по кредиту).
Коэффициент аннуитета А рассчитывается по формуле:
, (15)
где pкр – месячная процентная ставка банка по кредиту, выраженная в сотых долях в расчете на периодичность платежей (например, для случая 12% годовых и ежемесячных платежах – pкр=0,12/12=0,01); m – то же, что и в формуле (13).
Таким образом, уравнение (13) позволяет вычислить период окупаемости TД рассматриваемого энергосберегающего мероприятия с учетом суммарных капитальных затрат на его реализацию 
, платежей по кредиту (pкр), роста стоимости тарифов на тепловую энергию (r), дисконтирования будущих денежных потоков (i), достигаемых за счет экономии средств в результате внедрения данного энергосберегающего мероприятия.
В связи с тем что в рамках данного исследования утепление фасадов производится за счет средств, предоставленных Глобальным Экологическим Форумом через Программу развития ООН (ПРООН-ГЭФ) при участии Проекта ПРООН-ГЭФ 00074315 «Энергоэффективность зданий на Северо-Западе России», капитальные затраты на монтаж теплоизоляции и штукатурного покрытия приняты без учета процентных ставок по кредиту.
Средняя величина относительного роста тарифов на тепловую энергию для населения России ∆сT составляет примерно 15% в год [8-10]. Таким образом, среднегодовой рост тарифов на тепловую энергию r в формуле (13) примем равным 0,15.
Мерой дисконтирования будущих денежных потоков можно выбрать средний уровень инфляции за определенный промежуток времени (например, за 5 или 10 последних лет), ставку рефинансирования ЦБ, доходность альтернативных вложений (например, открытие вклада в банке на депозитный счет), прочие факторы, влияющие на величину будущих денежных потоков.
Для данной конкретной модели в качестве меры дисконтирования примем ключевую ставку Центрального банка РФ равной 11%. С учетом этого значение показателя дисконтирования i в формуле (13) будет равно 0,11.
Оптимальным вариантом дополнительного утепления фасадов будет считаться тот, для которого выполняется следующее основное условие:
TД=f(δуm)→min, (16)
т.е. вариант утепления фасадов, для которого окупаемость дополнительных инвестиций будет минимальной.
5.3. Численные значения сопротивления теплопередаче вариантов наружных стен с учетом дополнительного утепления
Приведенное сопротивление теплопередаче наружных стен с учетом дополнительного слоя теплоизоляции рассчитаем по формуле:
, (17)
где R0баз – то же, что и в формуле (4), м2·°C/Вт; δуm – толщина дополнительного слоя теплоизоляции, м; λуm – теплопроводность слоя теплоизоляции, Вт/(м∙°C), принимается для условий эксплуатации Б (λБ); rm.o. – коэффициент теплотехнической однородности дополнительного слоя теплоизоляции.
Сопротивление теплопередаче исходного (базового) варианта наружных стен принято равным 1,62 м2·°С/Вт.
Толщина дополнительного слоя теплоизоляции δуm может составлять 50, 60, 70, 80, 90, 100, 110, 120, 130, 140, 150, 160, 170, 180, 190, 200, 250, 300 и 350 мм (19 вариантов дополнительного утепления).
Теплопроводность теплоизоляционных изделий из минеральной (стеклянной) ваты, согласно представленным производителем протоколам испытаний, принята равной 0,043 Вт/(м∙°C).
Коэффициент теплотехнической однородности наружных стен после проведения работ по дополнительному их утеплению rm.o. принят равным 0,8.
На основании представленных данных расчетные значения сопротивлений теплопередаче наружных стен рассматриваемого здания с учетом дополнительного их утепления при различных толщинах слоя теплоизоляции сведены в табл. 2.
Таблица 2. Сопротивление теплопередаче наружных стен с учетом дополнительного слоя теплоизоляции R0ут
| Толщина слоя теплоизоляции δуm, м | Сопротивление теплопередаче R0ут, м2·°C/Вт |
| 50 | 2,23 |
| 60 | 2,41 |
| 70 | 2,60 |
| 80 | 2,78 |
| 90 | 2,97 |
| 100 | 3,16 |
| 110 | 3,34 |
| 120 | 3,53 |
| 130 | 3,72 |
| 140 | 3,90 |
| 150 | 4,09 |
| 160 | 4,27 |
| 170 | 4,46 |
| 180 | 4,65 |
| 190 | 4,83 |
| 200 | 5,02 |
| 250 | 5,95 |
| 300 | 6,88 |
| 350 | 7,81 |
Как следует из данных табл. 2, для обеспечения базового значения требуемого сопротивления теплопередаче (2,97 м2∙°C/Вт) требуется минимальная толщина слоя теплоизоляции 90 мм, для обеспечения нормируемого (минимально-допустимого) сопротивления теплопередаче (2,23 м2∙°C/Вт) достаточно толщины слоя теплоизоляции 50 мм.
6. Капитальные затраты на утепление фасадов
В соответствии с исходными данными проекта площадь фасадов рассматриваемого объекта исследования (жилого многоквартирного здания) принята равной 1162,77 м2.
Капитальные затраты на монтаж 1 м2 фасадной системы Weber.therm comfort представлены в табл. 3.
Таблица 3. Капитальные затраты на монтаж 1 м2 фасадной системы Weber.therm comfort
| Толщина | Ширина | Длина | Цена материалов, руб., в т.ч. НДС | Цена системы Weber.therm под ключ, руб., в т.ч. НДС | |
| мм | мм | мм | м2 | м3 | руб. за м2 |
| 50 | 600 | 1200 | 230,00 | 4600,00 | 2038,50 |
| 60 | 600 | 1200 | 276,00 | 4600,00 | 2084,50 |
| 60 | 1200 | 1200 | 276,04 | 4600,00 | 2084,54 |
| 70 | 600 | 1200 | 322,64 | 4600,00 | 2131,14 |
| 80 | 600 | 1200 | 368,43 | 4600,00 | 2176,93 |
| 90 | 600 | 1200 | 395,19 | 4400,00 | 2203,69 |
| 100 | 600 | 1200 | 440,00 | 4400,00 | 2248,50 |
| 110 | 600 | 1200 | 484,81 | 4400,00 | 2293,31 |
| 120 | 600 | 1200 | 529,63 | 4400,00 | 2338,13 |
| 130 | 600 | 1200 | 571,39 | 4400,00 | 2379,89 |
| 140 | 600 | 1200 | 617,22 | 4400,00 | 2425,72 |
| 150 | 600 | 1200 | 660,00 | 4400,00 | 2468,50 |
| 160 | 600 | 1200 | 702,78 | 4400,00 | 2511,28 |
| 170 | 600 | 1200 | 745,56 | 4400,00 | 2554,06 |
| 180 | 600 | 1200 | 794,44 | 4400,00 | 2602,94 |
| 190 | 600 | 1200 | 837,22 | 4400,00 | 2645,72 |
| 200 | 600 | 1200 | 880,00 | 4400,00 | 2688,50 |
| 250 | 600 | 1200 | 1100,00 | 4400,00 | 2948,00 |
| 300 | 600 | 1200 | 1320,00 | 4400,00 | 3168,00 |
| 350 | 600 | 1200 | 1540,00 | 4400,00 | 3388,00 |
В стоимость затрат включены: стоимость материалов штукатурного слоя, включая крепеж, толщиной до 200 мм, – 458,5 руб./м2; стоимость материалов штукатурного слоя, включая крепеж, толщиной 200 мм и более, – 498 руб./м2; стоимость работ по монтажу, включая сопутствующие материалы и расходы, – 1380 руб./м2.
Затраты включают стоимость комплекса работ по монтажу фасадной системы с учетом стоимости монтажа всех элементов фасадной системы (см. раздел 3), установки строительных лесов, накладных и прочих расходов.
Примечание. Представленные капитальные затраты на утепление фасадов существующих зданий актуальны для следующих федеральных округов: ЦФО, СЗФО, ЮФО, ПВФО. Стоимость материалов – рыночная, для оптовой категории клиентов. Стоимость работ соответствует средней по рынку. Стоимость материалов и работ может быть снижена путем проведения торгов по каждому конкретному объекту.
С учетом площади фасадов (Aфас=1162,77 м2) дополнительные капитальные затраты на утепление наружных стен представлены в табл. 4.
Таблица 4. Капитальные затраты, направленные на дополнительное утепление базового варианта наружных стен, руб.
| Толщина слоя теплоизоляции δуm, мм | Стоимость утепления 1 м2, руб./м2 | Дополнительные капитальные затраты, руб. |
| 50 | 2038,50 | 2 370 306,65 |
| 60 | 2084,50 | 2 423 794,07 |
| 70 | 2131,14 | 2 478 025,66 |
| 80 | 2176,93 | 2 531 268,90 |
| 90 | 2203,69 | 2 562 384,62 |
| 100 | 2248,50 | 2 614 488,35 |
| 110 | 2293,31 | 2 666 592,07 |
| 120 | 2338,13 | 2 718 707,42 |
| 130 | 2379,89 | 2 767 264,70 |
| 140 | 2425,72 | 2 820 554,44 |
| 150 | 2468,50 | 2 870 297,75 |
| 160 | 2511,28 | 2 920 041,05 |
| 170 | 2554,06 | 2 969 784,35 |
| 180 | 2602,94 | 3 026 620,54 |
| 190 | 2645,72 | 3 076 363,84 |
| 200 | 2688,50 | 3 126 107,15 |
| 250 | 2948,00 | 3 427 845,96 |
| 300 | 3168,00 | 3 683 655,36 |
| 350 | 3388,00 | 3 939 464,76 |
График зависимости капитальных затрат на дополнительное утепление фасадов рассматриваемого объекта исследования от толщины слоя теплоизоляции, представлен на рис. 12.
Как следует из данных, представленных на рис. 12, зависимость капитальных затрат на дополнительное утепление фасадов от толщины слоя теплоизоляции линейная, с одной точкой перегиба. Возникновение на кривой перегиба обусловлено увеличением стоимости крепежных элементов для толщин теплоизоляции более 200 мм.
6. Эксплуатационные затраты до и после утепления наружных стен
Эксплуатационные затраты до и после дополнительного базового варианта наружных стен при различной толщине слоя теплоизоляции (19 вариантов дополнительного утепления) рассчитаны по формуле (12) и представлены в табл. 5. Эксплуатационные затраты в табл. 6 равны суммарным потерям тепловой энергии через стены в течение одного нормализованного отопительного сезона (ГСОП=4430°C∙сут.).
Тариф на тепловую энергию в городе Порхов составляет 1838,5 руб./Гкал.
Таблица 5. Разность потерь тепловой энергии через наружные ограждающие конструкции до (Эбаз) и после утепления базового варианта наружных стен (Эут) здания, руб./год
| Толщина слоя теплоизоляции δуm, м | Сопротивление теплопередаче, м2·°C/Вт | Разница эксплуатационных затрат ∆Э, руб./год |
| 50 | 2,23 | 32999,14 |
| 60 | 2,41 | 39544,65 |
| 70 | 2,60 | 45 470,57 |
| 80 | 2,78 | 50337,41 |
| 90 | 2,97 | 54834,64 |
| 100 | 3,16 | 58791,06 |
| 110 | 3,34 | 62124,03 |
| 120 | 3,53 | 65273,42 |
| 130 | 3,72 | 68101,09 |
| 140 | 3,90 | 70525,79 |
| 150 | 4,09 | 72853,65 |
| 160 | 4,27 | 74867,90 |
| 170 | 4,46 | 76817,68 |
| 180 | 4,65 | 78608,11 |
| 190 | 4,83 | 80174,38 |
| 200 | 5,02 | 81705,80 |
| 250 | 5,95 | 87790,72 |
| 300 | 6,88 | 92230,59 |
| 350 | 7,81 | 95613,08 |
7. Расчет дисконтированного срока окупаемости инвестиций
Значения прогнозируемых сроков окупаемости дополнительных затрат на утепление при различной толщине слоя теплоизоляции рассчитаны по формуле (13) и представлены в табл. 6.
Таблица 6. Дисконтированный срок окупаемости дополнительных инвестиций, направленных на утепление фасадов рассматриваемого здания в зависимости от толщины слоя теплоизоляции
| Толщина слоя теплоизоляции δуm, м | Дополнительные капитальные затраты ∆К, руб. | Разница эксплуатационных затрат ∆Э, руб./год | Дисконтированный срок окупаемости TД, год |
| 50 | 2 370 306,65 | 32 999,14 | 36,1 |
| 60 | 2 423 794,07 | 39 544,65 | 32,9 |
| 70 | 2 478 025,66 | 45 470,57 | 30,7 |
| 80 | 2 531 268,90 | 50 337,41 | 29,2 |
| 90 | 2 562 384,62 | 54 834,64 | 27,9 |
| 100 | 2 614 488,35 | 58 791,06 | 27,0 |
| 110 | 2 666 592,07 | 62 124,03 | 26,4 |
| 120 | 2 718 707,42 | 65 273,42 | 25,9 |
| 130 | 2 767 264,70 | 68 101,09 | 25,5 |
| 140 | 2 820 554,44 | 70 525,79 | 25,2 |
| 150 | 2 870 297,75 | 72 853,65 | 25,0 |
| 160 | 2 920 041,05 | 74 867,90 | 24,8 |
| 170 | 2 969 784,35 | 76 817,68 | 24,7 |
| 180 | 3 026 620,54 | 78 608,11 | 24,6 |
| 190 | 3 076 363,84 | 80 174,38 | 24,5 (24,52)* |
| 200 | 3 126 107,15 | 81 705,80 | 24,5 (24,48)* |
| 250 | 3 427 845,96 | 87 790,72 | 24,8 |
| 300 | 3 683 655,36 | 92 230,59 | 25,2 |
| 350 | 3 939 464,76 | 95 613,08 | 25,7 |
*Примечание: в скобках указано значение прогнозируемого срока окупаемости TД, округленное до сотых долей
Как следует из данных представленных в табл. 6, наиболее полно условию (15) удовлетворяют толщины 190 и 200 мм, т.е. при данных толщинах прогнозируемый срок окупаемости дополнительных инвестиций, направленных на утепление фасадов рассматриваемого здания, минимален.
Результаты, представленные в табл. 6, графически показаны на рис. 13.
Примечание: выполненные выше расчеты справедливы при наличии в многоквартирном жилом здании автоматизированного теплового пункта (АИТП) с автоматическим регулированием параметров теплоносителя.
Выводы:
1. Одним из способов снижения потерь тепловой энергии на отопление является дополнительное утепление наружных ограждающих конструкций (стен, покрытий, чердачных перекрытий, наружных дверей и пр.). Повышение уровня теплоизоляции ограждающих конструкций приводит к уменьшению так называемых трансмиссионных потерь тепловой энергии.
2. Чем меньше потери тепла в здании, тем меньшее количество тепловой энергии требуется подвести к зданию от источника теплоснабжения для компенсации трансмиссионных потерь тепловой энергии в здании (при обеспечении нормативных показателей микроклимата). Таким образом, утепление приводит к уменьшению потребляемой в здании энергии и, следовательно, к сокращению платежей за отопление. На этом принципе основан экономический эффект, достигаемый при внедрении рассматриваемого энергосберегающего мероприятия.
3. Реализация любого энергосберегающего мероприятия, как правило, требует дополнительных капитальных вложений.
4. Экономическую эффективность внедряемых на объекте энергосберегающих мероприятий можно характеризовать прогнозируемым сроком их окупаемости.
5. Прогнозируемый срок окупаемости инвестиций, направленных на дополнительное утепление наружных стен рассматриваемого объекта исследования (жилого многоквартирного дома, строящегося в г. Порхов Псковской области по программе переселения граждан из ветхого и аварийного жилья), составляет от 24,5 до 36,1 лет в зависимости от толщины дополнительного слоя теплоизоляции.
6. Минимальный прогнозируемый срок окупаемости инвестиций в утепление фасадов составляет 24,5 лет и соответствует толщине слоя теплоизоляции, равной 200 мм.
7. Толщина слоя теплоизоляции δуm=200 мм наиболее полно соответствует условию (15).
8. Сопротивление теплопередаче 5,02 м2∙°C/Вт, соответствующее толщине дополнительного слоя теплоизоляции 200 мм, для выбранного конструктивного решения, применительно к заданным климатическим характеристикам района строительства объекта (г. Порхов Псковской области) является экономически целесообразным, т.к. соответствует минимуму приведенных затрат.
9. Если при расчете окупаемости инвестиций не учитывать затраты на проведение работ по оштукатуриванию наружных стен, а также стоимость отделочных материалов, то прогнозируемый срок окупаемости снижается примерно в 2 раза.
10. При учете всего комплекса реализованных на объекте энергосберегающих мероприятий чистый доход, достигаемый за счет экономии энергоресурсов в течение всего жизненного цикла здания, возрастает, а срок окупаемости инвестиций уменьшается.
Библиографический список
1. Ватин Н.И., Горшков А.С., Корниенко С.В., Пестряков И.И. Потребительские свойства стеновых изделий из автоклавного газобетона // Строительство уникальных зданий и сооружений, №1 (40), 2016, с. 78-101.
2. Горшков А.С., Ватин Н.И., Пестряков И.И., Корниенко С.В. Соответствие стен из автоклавного газобетона современным требованиям по тепловой защите зданий // Энергосбережение, №2, 2016, с. 41-53.
3. Горшков А.С., Ватин Н.И., Пестряков И.И., Корниенко С.В. Соответствие стен из автоклавного газобетона современным требованиям по тепловой защите зданий // Энергосбережение, №3, 2016, с. 62-69.
4. Богословский В.Н. Строительная теплофизика (теплофизические основы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха). Учебник для вузов. 3-е изд. – М.: Издательство «АВОК Северо-Запад», – 400 с.
5. Горшков А.С. Инженерные системы. Руководство по проектированию, строительству и реконструкции зданий с низким потреблением энергии: учеб. пособие / А.С. Горшков. – СПб.: Изд-во Политехн. ун-та, 2013, – 160 с.
6. Ватин Н.И., Величкин В.З., Горшков А.С., Пестряков И.И., Пешков А.А., Немова Д.В., Киски С.С. Альбом технических решений по применению теплоизоляционных изделий из пенополиуретана торговой марки SPU INSULATION в строительстве жилых, общественных и промышленных зданий // Строительство уникальных зданий и сооружений, №3(8), 2013, с. 1-264.
7. Горшков А.С. Модель оценки прогнозируемого срока окупаемости инвестиций в энергосбережение // Вестник МГСУ, №12, 2015, с. 136-146.
8. Горшков А.С., Рымкевич П.П., Ватин Н.И. Экономическая эффективность инвестиций в энергосбережение // Инженерные системы, №3, 2014, с. 32-36.
9. Горшков А.С. Об окупаемости инвестиций на утепление фасадов существующих зданий // Энергосбережение, №4, 2014, с. 12-27.
10. Горшков А.С., Рымкевич П.П. Методика и пример расчета окупаемости инвестиций при реализации энергосберегающих мероприятий в строительстве // Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века, №9 (188), 2014, с. 40-45.
