Экономический эффект применения современного остекления за счет уменьшения потерь энергии

Одной из главных задач реформы жилищно-коммунального хозяйства страны является экономия энергоресурсов. Значительная часть потерь энергии происходит из-за применения в массовой застройке морально устаревших типов остекления помещений. Проблема потерь энергии через остекление для России, при продолжительности отопительного сезона в средней полосе более чем 7 месяцев, очень актуальна. На сегодняшний день эти потери являют собой серьезный потенциал экономии затрат на поддержание оптимальной температуры внутри помещений. С развитием современных технологий изготовления и обработки стекла и стеклопакетов появилась возможность существенно снизить количество энергии, бесполезно расходуемой на "обогрев атмосферы".

Что представляют собой эти потери? Рассмотрим уравнение энергетического баланса остекления (по [1]):

где:
E - значение энергетического баланса [Вт/(м²*К)];
D - градус-день [К*сутки];
eta - коэффициент использования;
H - падающее солнечное излучение при отсутствии помех [кВт*ч/м²];
g - полное пропускание солнечной энергии остеклением (солнечный коэффициент);
U - коэффициент пропускания тепловой энергии (т.н. U-значение) [Вт/(м²*К)];
f - коэффициент, зависящий от того, насколько стекло чистое, и затенения;
S - функция H и D, характеризующая регион применения [Вт/(м²*К)].

Коэффициент E характеризует полный поток энергии, проходящей через остекление (тепла из здания в окружающую среду и света и тепла снаружи в здание). Если E - положительная величина, то энергия уходит из здания, в противном случае - в здание поступает больше энергии, чем теряется. Как видно из формулы, задача состоит в уменьшении Е, что возможно, в первую очередь, за счет уменьшения коэффициента пропускания тепловой энергии U. Параметр S характеризует регион применения и является постоянным для сопоставимых величин. В таблице 1 представлен расчет потерь энергии через остекление для регионов со сходными климатическими условиями при стандартно применяемом типе остекления. Для Москвы в качестве стандартного принято наиболее часто встречающееся в типовом строительстве двух рамное остекление вертикально-тянутым стеклом. Как альтернатива самому распространенному способу теплозащиты оконных проемов рассматривались 1-камерные стеклопакеты 4М-4К с твердым покрытием, 4М-4И с мягким покрытием и заполненным аргоном, и 2-камерный стеклопакет 4SSCC-4М-4К с отражающим покрытием.

Таблица 1.А. Параметры расчета.

Таблица 1.Б. Результаты расчета.

Данный расчет, безусловно, указывает на огромное отставание России от остальных стран, для которых эта проблема не менее актуальна, в деле сокращения потерь энергии через массово применяемое остекление. Для того чтобы показатели в Москве стали сравнимыми с приведенными для других городов (которые, следует отметить, все-таки находятся в регионах с более мягким климатом), необходимы дополнительные усилия. На сегодняшний день промышленность предлагает широкий спектр продукции, позволяющей ликвидировать этот разрыв и существенно снизить затраты на поддержание комфортной температуры в помещениях. Это стеклопакеты различных типов, некоторые представители которых участвовали в расчете. Таблица 2 наглядно демонстрирует, что применение для остекления пакетов сокращает потери энергии в зависимости от пространственной ориентации объекта и типа стеклопакета на 44 - 79%, причем максимальный эффект достигается на южной стороне.

Таблица 2.

Для оценки экономического эффекта от замены остекления можно выдвинуть небезосновательное предположение, что для поддержания комфортной температуры в помещении потери энергии, особенно в жилом секторе, компенсируются за счет работы электронагревательных приборов. Таким образом, оценить потери в стоимостном выражении можно, приняв стоимость кВт*ч тепловых потерь равной стоимости кВт*ч электроэнергии для населения, которая по состоянию на декабрь 2001 года в Москве составляла 63 коп. (или $0,021) для домов с газовыми плитами. Исходя из требований ГОСТ 24866-99 о гарантированном сроке службы стеклопакета в 20 лет, рассчитывается экономический эффект замены остекления на данный период.

Таблица 3.

Каких же результатов можно добиться, заменив на этапе проектирования обычные двухрядные рамы со стеклами на современные стеклопакеты, хотя бы на примере одной Москвы? Ежегодно в течение последних нескольких лет в столице строится порядка 3-4 млн. м² жилой площади. В результате реализации Программы жилищного строительства Правительства г. Москвы в 2001 году было возведено 4,2 млн. м² жилой площади, причем 1,2 млн. м² предназначаются для бесплатного предоставления очередникам и жителям 5-этажек, подлежащих сносу. Площадь остекления при этом составляет 20% жилой, т.е. 840 тыс. м². Финансирование Программы производится как из Бюджета города и внебюджетных фондов, так и долевыми инвесторами. Если в домах, квартиры которых предоставляются на безвозмездной основе, остекление выполнить относительно недорогими и оптимальными по соотношению "цена-качество" стеклопакетами 4М-4К, а дома, квартиры в которых будут передаваться в собственность по различным финансовым схемам, остеклить более комфортными пакетами 4SSCC-4М-4К, то годовая экономия средств составит более 2,5 миллионов долларов США!

Таблица 4.

Решение проблемы потерь энергии через остекление требует тщательной проработки. При наличии на сегодняшний день на рынке огромного количества видов стеклопакетов, проектировщикам новых домов нужно больше внимания уделять современным типам остекления, ведь при незначительном увеличении стоимости строительства существенно улучшается тепловая комфортность здания, что в конечном итоге приводит к качественному улучшению условий пребывания в нем.

Список литературы:

1. pr EN ISO/FDIS 14438:2001 Glass in building - Determination of energy balance value - Calculation method.
2. Tchesnokov A.G., Tchesnokov S.A. Particularities of using energy-efficient glazing in Russia. GPD'99 Proceedings. - Tampere, Finland, 1999, p. 158-161
3. Tchesnokov A.G., Tchesnokov S.A. Mathematical Modelling of IGU`s Operational Parameters. GPD'01. Conference Proceedings. - Tampere, Finland, 2001, p. 657-659
4. Стандарт ISO 9050 "Стекло в строительстве - Определение светопропускания, прямого солнечного пропускания, полного пропускания солнечной энергии и ультрафиолетового пропускания, а также соответствующих параметров остекления".
5. Стандарт ISO 10292 "Стекло в строительстве - Расчет стационарного значения U (теплопропускания) многослойного остекления".
6. Межгосударственный стандарт "Блоки оконные. Общие технические условия" 01/01/2001
7. Чесноков А.Г., Чесноков С.А. Математическое моделирование эксплуатационных параметров стеклопакетов - Светопрозрачные конструкции, № 4 (17), 2001 г., с. 52-53
8. Чесноков А.Г., Чесноков С.А. Анализ оптических и тепловых характеристик вариантов остекления. Окна и двери, № 5, 1997 г., с. 10-13