Повышение эффективности зданий и сооружений на основе энергосберегающих технологий



Повышение энергоэффективности зданий и сооружений является одним из самых важных аспектов в процессе строительства. Анализ способов повышения энергоэффективности позволяет найти пути ускорения строительства за счет сокращения сроков и ресурсов.

В статье будет рассмотрено несколько аспектов влияния ресурсозатрат на ход и сроки строительства, а также способы повышения эффективности строительства.

Ключевые слова: энергоэффективность, строительство, технологии, ресурсы.

Целью данной статьи является анализ, систематизация и качественная оценка применения конкретных решений в области формирования энергоэффективного технологического процесса при возведении здания и сооружений. В данной статье следует не только оценить наиболее эффективные методы формирования энергоэффективности, но и произвести количественную оценку тех или иных решений. В завершении данной статьи следует сделать вывод о наиболее перспективных решениях, показатели которых будут наиболее высокими, с точки зрения соотношения экономической составляющей к трудоемкости и сложности применения.

Строительство, как отрасль производственной деятельности является наиболее сложной, энергетически затратной и специфичной деятельности человечества. На протяжении веков те или иные технологические процессы модернизировались, улучшались, формировались новые, детально продуманные технологии. Так как строительное производство является одним из наиболее сложных, в процессе проведения осуществляется большое потребление различного рода ресурсов. К таким ресурсам относят материально-технические ресурсы, эксплуатационные, энергетические ресурсы, трудовые и интеллектуальные.

По данным исследований, проведенных экономическим агентством «Промстройинформ», доля энергетических затрат на строительство зданий и сооружений возрастает с каждым годом. Ниже, на рисунках приведены графики роста затрат, различного рода ресурсов строительного производства, за последние 8 лет.

Таким образом, возникает острая необходимость в формировании особых технологических решений проведения ремонтно-строительных работ в области энергоэффективности.

Рассмотрим отдельные решения в области энергосбережения на период производства строительно-монтажных работ.

1. Энергоэффективный электропрогрев бетона в зимний период года.

Метод термоса. Суть метода заключается в сохранении и использовании теплоты бетонной смеси, а также теплоты химической реакции гидратации цемента. Для сохранения температурного режима применяют утепленную опалубку, с использованием энегоэффективных утеплителей. Также, в бетонную смесь добавляют противоморозные добавки.

Метод прогрева бетона. Суть данного метода заключается не только в формировании энергоэффективного теплового контура вокруг конструкции, но и применении греющих кабелей в системе в виде электродов.

Таблица 1

Анализ вариантов бетонирования в зимний период

№	Наименование метода	Ресурсные затраты		Трудозатраты на монтаж, чел.см/м3	Стоимость монтажных работ, руб/м3	Общая стоимость, руб/м3
		На эл. энергию, р/м3	Стоимость материалов и изделий, р/м3
1	Метод термоса	Прогрев не осуществляется	Опалубка — 19800 Добавки — 4800	7,4	2139	26739
2	Метод электродного прогрева бетона	59,7	Опалубка — 19800 Кабель — 2480	19,5	5636	27916
2	Использование термоактивной опалубки	38,4	Опалубка — 21443	7,9	2283	23726

Таким образом, можно сделать вывод о эффективности использования метода термоактивной опалубки как наиболее энергоэффективной, также, значимым плюсом данной опалубки является простота монтажа и устройства, что при использовании в больших объемах дополнительно сказывается на сроках строительства.

2. Использование энергоэффективных источников тепла для временных зданий и сооружений.

Для обогрева бытовых помещений применяются источники тепла на электрической энергии. Чаще всего, на строительных площадках применяют электрические тепловентиляторы, конвекторы и инфракрасные обогреватели. Данные приборы обогрева имеют очень низкий коэффициент полезного действия (далее КПД). Суть данных приборов заключается в постоянной отдаче электрической энергии на высоких нагрузках, тем самым электрическая энергия расходуется в постоянном режиме, вне зависимости от температуры воздуха помещений.

Рис. 1. Сравнение потребной мощности конвекторов и инвертеров

Таким образом, можно сделать вывод о рациональности применения инвертерных конвекторов при обогреве инвентарных зданий и сооружений даже с учетом их первоначальной покупки. В ходе долгого срока использования, данные конвекторы будут показывать еще более лучший КПД, за счет естественного удорожания тарифов и долгого срока эксплуатации. Решения энергоэффективности включают замену стандартных конвекторов на инвертерные, что позволяет обеспечивать должную температуру и микроклимат помещений в комплексе с наименьшими затратами электрической энергии.

3. Использование для наружного освещения светодиодные энергосберегающие лампы

Так как строительство зданий и сооружений зачастую ведется в 2 смены, в темное время суток требуется формирование должного уровня освещенности рабочих мест на строительной площадке. Обычно, для освещения использовались устаревшие прожектора, с лампами накаливания высокой мощности. Данные прожектора являются чрезвычайно потребными с точки зрения электрозатрат.

Таблица 2

Сравнение 3 вариантов осветительных приборов

Наименование прибора	Цена прибора, руб	Тип прожектора	Срок использования, дн	Мощность кВт	Кол-во часов в смену	Световой поток, Лм	Тариф, р/(кВт/ч)	Стоимость эл. энергии, р	Стоимость общая, р
Но-500 Е-40 220V	3800	Накаливания	365	0,5	5	1900	4,5	4107	7907
ARIZONA 30 IP66	7426	Светодиодный	365	0,03	5	3000	4,5	247	7673
FL 30 IP66	6988	Светодиодный	365	0,03	5	2400	4,5	247	7235

Выгода при использовании светодиодных энергосберегающих, энергоэффективных современных осветительных приборов заключается не только в минимизации затрат электроэнергии, но также в формировании более яркого светового пучка, что позволяет использовать на 10 % меньшее количество прожекторов на строительной площадке, что также оказывает благоприятный экономический эффект.

4. Использование усовершенствованных энергоэффективных трансформаторов на строительной площадке

Наиболее нагруженным электрическим прибором, пропускаемым весь поток электрической энергии для нужд строительства является строительный трансформатор. Суть данного прибора — трансформация, выпрямление, улучшение и передача электрической энергии до потребителей на площадке строительства. Энергоэффективность трансформаторных подстанций подразумевает основной показатель КПД, сформированный конструкцией агрегата, его электрическим цепям и сопротивлением данных электрических цепей, на которых происходит потеря электрической энергии.

5. Использование солнечных панелей в составе инвентарных зданий и сооружений.

Данный вид энергоэффективных решений является инновационным. Солнечные батареи и панели с каждым годом становятся более актуальными и популярными. Связано это, прежде всего с улучшением показателя доступности данного решения. Стоимость солнечных панелей снижается из года в год.

6. Использование датчиков протечки и учета расхода воды на строительной площадке

В ходе организации бытовой и производственной деятельности на строительной площадке производится подключение к существующим линиям водоснабжения микрорайона или населенного пункта. От прокладываемых сетей и их конструктивного состава зависит общий расход водных ресурсов для обслуживания строительной площадки. Так как строительное производство является механизированным и сложным процессом в ходе работ зачастую возникают порывы и повреждения сетей водоснабжения, пробои и свищи, в следствии чего происходит потеря водных ресурсов до момента обнаружения и отключения. В следствии данной задержки происходят значительные потери водных ресурсов.

Эти и еще многие способы сокращения трудозатрат и повышение энергоэффективности строительства помогают возводить здания и сооружения в более короткий период.

В настоящее время, разработки в области строительства и применения энергоэффективных технологий являются не только теоретическими выкладками, гипотезами и предположениями, но и находят свое практичное применение. Данный сектор строительства является наиболее перспективным, в свете ужесточения общемировых и государственных требований экологичности. Концепция минимизации ресурсозатрат все больше находит своего потребителя. Строительство, как любой производственный процесс главным образом ориентирована на экономическую составляющую, стоимость энергоресусов с каждым годом возрастает, тем самым уменьшая маржинальность производства, либо возлагая дополнительные издержки на конечного потребителя. Безусловно, данные решения энергетической эффективности все еще находятся в зачатке, строительный кластер достаточно осторожно внедряет в свое производство те или иные решения. Связано это, прежде всего, с большими материальными затратами на покупку, монтаж и отладку энергоэффективных технологий на «старте», что создает значительные сроки окупаемости и приводит к отказу от данных решений в пользу стандартных.

Литература:

1. Абакаров А. Ш., Сушков Ю. А. Программная система поддержки принятия решений «MPRIORITY 1.0" [Электронный ресурс] // Сайт «Программные системы поддержки принятия оптимальных решений». http://tomakechoice.com/paper/mpriority. pdf, (дата обращения: 01.03.2023).
2. Блази В. Справочник проектировщика. Строительная физика. — М.: «Техносфера», 2005. — 536 с. https://djvu.online/file/xksc4K3IoKDzp, (дата обращения: 04.03.2023).
3. Горшенина О. В. Новая философия: малоэтажная Россия [Электронный ресурс] // Журнал «Бюджет», май 2021г. http://bujet.ru/article/77711. php, (дата обращения: 14.03.2023).
4. Дом мечты. Спецвыпуск. [Электронный ресурс] // Журнал «Деловой квадрат». 2011. № 8.: http://www.d-kvadrat.ru/dk/info/15591.html, (дата обращения: 15.03.2023).
5. Зильберов, Р. Д. Разработка предложений по повышению энергоэффективности многоквартирных жилых домов массовой застройки [Электронный ресурс] / Р. Д. Зильберов, И. Ю. Зильберова, К. С. Петров // Электронный научный журнал «Инженерный вестник Дона», 2012. — № 4 http://www.ivdon.ru/ru/magazine/archive/n4ply2012 (дата обращения: 17.03.2023).
6. Зильберов, Р. Д. Общие принципы существующих стратегий реконструкции жилищного фонда, построенного по проектам первых массовых серий [Электронный ресурс] / Р. Д. Зильберов, И. Ю. Зильберова