Механизмы повышения эффективности и адаптации недвижимости и коммунального комплекса города

Современные города эксплуатируются в условиях, отличных от проектных. Причин тому несколько.

1. Рост сложности сетей и защитной автоматики. С развитием территорий возрастает насыщенность тепловых сетей устройствами сбора и обработки информации. Увеличивается численность исполняющих механизмов. Увеличение установленной тепловой мощности источников генерации ПАО «МОЭК» в 2019 году обусловлено принятием в эксплуатацию 54 источников тепловой энергии на территории Троицкого и Новомосковского административных округов, приемом двух районных тепловых станций. Развитие присоединенных территорий способствует усилению сложности систем теплоснабжения и систем их автоматизации.
2. Перегруженность сетей электроснабжения с потребительским напряжением 6–10 кВ. Практически во всех округах «старой» Москвы наблюдается перегруженность фидеров. Превышение загрузки распределительных устройств может привести к каскадному выходу из строя участков сети электроснабжения города.
3. Изменение структуры энергобаланса потребителей приводит к все большему переходу новых объектов или к энергоснабжению в островном режиме, или к потреблению из сети только той нагрузки, которая не может быть покрыта собственной генерацией. В таком случае потребление электроэнергии из сети становится неравномерным, мало предсказуемым, пиковым. Для генерирующих же станций энергетики стараются сформировать постоянный график загрузки. Пиковый режим — крайне неоптимален.
4. Рост энергонасыщенности потребителей, с одной стороны, и применение ряда энергосберегающих мероприятий — с другой — является еще одним фактором необходимости адаптации города. Изменяются удельные значения спроса W/S (кВт·ч/м²) и Q/S (Гкал/м²). Но суммарное энергопотребление необходимо сохранять в очень ограниченных пределах.

1. Как следствие увеличения энергонасыщенности городских зданий изменяется и нормативная документация, направленная на удовлетворение потребности потребителей во вновь сооружаемых объектах городской застройки. Несмотря на широкое внедрение энергосберегающих НДТ и ВИЭ, удельная мощность новых и реконструированных объектов растет по сравнению с аналогами. Модернизированные МКД Москвы с ВИЭ и НДТ имеют показатели энергопотребления 11–47 Вт·ч/м², новые МКД Москвы, введенные в 2020–2021 годах, — 29–98 Вт·ч/м².
2. Повышение требований потребителей к качеству энергоресурсов. При поставке энергоресурсов необходимо все более тщательно соблюдать показатели качества. Электрическая энергия: cosφ, уровень U, гармонический состав напряжения и тока и прочее. Тепловая энергия: повышение средних значений температуры и влажности наружного воздуха, иные гидравлические режимы и так далее. Водные ресурсы: резкие броски спроса, гидравлические режимы, суточное колебание спроса и прочее.
3. Существенный вклад в необходимость адаптации вносит изменение климата: изменение режима влажности воздуха в городе, рост среднегодовых значений температуры воздуха, волны тепла и волны холода и пр.

Перечисленные причины являются предпосылками к необходимости адаптации города и его энергосистемы.

Говоря о типологии строений, адаптация которых целесообразна в первую очередь, то для упрощения процедуры масштабирования эффекта важно прежде всего модернизировать здания типовой застройки. Рассмотрим их более подробно.

К зданиям, построенным по типовым проектам, относятся здания бюджетной сферы. В таких них располагаются, например, школы, поликлиники, детские сады, библиотеки и прочее. Всего в Москве насчитывается свыше 14,6 тысячи зданий с общей площадью 37 тысяч квадратных метров. Суммарное годовое потребление составляет: 55,6 миллионов кубометров природного газа; 25,2 тысячи кубических метров холодной воды; 6,2 тысячи кубических метров горячей воды; 6,1 тысячи Гкал и 4,4 миллиарда кВт·ч.

Следующий тип зданий массовой застройки — многоквартирные дома: суммарное число зданий составляет 34 423 единицы, суммарная площадь — свыше 293 миллионов квадратных метров.

Третий тип зданий массовой застройки — здания офисного типа. Динамика ввода в эксплуатацию представлена на рисунке.

Здания торгово-развлекательных центров тоже можно отнести к массовой застройке. Суммарная площадь только 100 самых крупных ТРЦ Москвы составляет 11 650,5 тысячи квадратных метров.

Четвертым типом зданий являются здания гостиничного типа. Общее количество отелей в Москве составляет 865 объектов с номерным фондом 68 тысяч номеров. Несмотря на разнообразие архитектурных проектов гостиниц само энергоснабжение номерного фонда и мест общего пользования является достаточно типовым. Следовательно, модернизация зданий гостиниц может быть и массовой, и технико-экономически целесообразной. Этот же аргумент относится и к зданиям логистических комплексов.

Механизмы адаптации могут иметь целый ряд направлений: внедрение изменений в законодательство, изменение налоговой и фискальной политики, введение новых требований в нормативно-техническую документацию и прочее. В рамках настоящей статьи рассмотрим технические мероприятия адаптации. Самым первоочередным, нулевым по счету мероприятием, безусловно, является наведение порядка в сетях, приведение к работоспособному состоянию приборов учета и оборудования потребителей, введение форм отчетности для введения данных в систему мониторинга.

Такое простое мероприятие позволяет сократить непроизводственные потери в сетях, снизить численность фактов воровства, восстановить работоспособность систем энергопотребления зданий.

К типовым адаптационным мероприятиям для жилых многоквартирных домов и зданий гостиничного типа можно отнести:

1. Утепление ограждающих конструкций: стены, светопрозрачные конструкции, перекрытия чердака и подвала, входные группы, автодоводчики на дверях.
2. ИТП с погодозависимой автоматикой и пластинчатыми теплообменными аппаратами.
3. Рекуперация вентиляционных выбросов.
4. Грунтовый тепловой насос в системе ГВС и отопления.
5. Система освещения на светодиодных светильниках с развитым сценарным управлением.
6. Установка частотных преобразователей на электродвигателях вентиляционных систем, насосов ГВС, отопления.
7. Теплоизоляция труб отопления и ГВС.
8. Установка солнечных фотоэлектрических преобразователей с накопителями электрической энергии.

Для здания офисных и бизнес-центров, общественных зданий и бюджетных учреждений, помимо перечисленных выше, целесообразно применять мероприятия:

1. Фасадное остекление из энергосберегающих стеклопакетов толщиной не менее 22 миллиметров, изготовленных с использованием низкоэмиссионного стекла.
2. Сценарное отопление по типам помещений.
3. Система отопления комбинированая с «теплым полом».
4. Комплекс водосберегающих мероприятий: безсливные писсуары, двухпозиционная арматура унитазов, сенсорные краны с пониженным расходом воды, аэраторы, регулирование давления в ХВ и ГВС, водосберегающая раздаточная арматура, вторичное использование воды, использование контура технической воды с использованием дождевой воды.
5. Использование центральных холодильных машин на сухих охладителях.
6. Автоматическое управление (BMS) для систем: лифтовые установки; теплоснабжение; холодоснабжение; приточно-вытяжная вентиляция и кондиционирование воздуха; электроснабжение; электроосвещение; технический учет; дренаж.

Для торгово-развлекательных и спортивных комплексов применяются мероприятия:

1. Несколько собственных энергоцентров, объединенных для повышения надежности и обеспечения перекрестного резервирования по тепловой и электрической энергии.
2. Использование комбинированных энергоцентров с абсорбционными холодильными машинами (АБХМ).
3. Использование тепловой энергии от нагрева АБХМ и когенерационых установок для подогрева воды системы ГВС.

Оценка эффективности адаптационных мер и технологий носит достаточно сложный, комплексный характер. Эффект от одной и той же технологии на разных объектах может дать несколько различающийся эффект. Поэтому цифры приводятся диапазонами:

• ТНУ и рекуперация вентиляционных систем для тепло-хладоснабжения зданий (экономия до 70–80%);
• поквартирная рекуперация вентиляционного воздуха (до 45%);
• пофасадное регулирование теплопотребления (до 15%);
• тепловые насосы на стоках (до 13%);
• геотермальные ТНУ (20–35% и до 45–50%);
• солнечная фотовольтаика, используемая для освещения мест общего пользования (30–40%).

Приведенные средние значения могут быть существенно улучшены, что показано на ряде зданий Москвы. Так, например, бизнес центр «Амальтея», используя:

• технологию комплектации здания Box-in-box;
• пассивные технологии накопления солнечной энергии за счет теплоемкости конструкций;
• покрытие остекления, пропускающее летом только 20% солнечной радиации внутрь здания;
• двухкамерные стеклопакеты с коэффициентом теплопередачи 0,153 Вт/м²∙К — качественная теплоизоляция здания;
• систему отопления — комбинированную с «теплым полом» — без необходимости нагрева/охлаждения всего объема и прочее,

имеет очень высокие энергетические показатели энергосбережения. Проектное значение термического сопротивления наружных ограждающих конструкций RПРОЕКТ = 6,5 (м²×ºС)/Вт. Фактические затраты на энергопотребление снижены относительно аналогичного по площади здания на 40%: с 78,6 до 47,2 миллиона рублей в год.

Изображение: Public Domain

Деловой центр «Японский дом» за счет комплексной автоматизации и утепления здания снизил экологическую нагрузку не менее чем на 812,5 тонны у.т. (1292 т СО2) в год. На объекте достигнуто снижение потребления энергии до 100 Вт∙ч/м² Экономия энергии в год составляет 6,5 миллиона рублей. Электропотребление снизились на 3250 кВт∙ч в год.

Фото: сайт ДЦ «Японский дом»

Академия Saint-gobain в процессе реконструкции старого офисного здания 1961 года постройки в инновационный тренинг-центр улучшила показатели теплового сопротивления стен до RПРОЕКТ = 8,11 (м²×ºС)/Вт. Принципы энергоэффективного строительства: массивная замкнутая теплоизоляционная оболочка со сведенным к минимуму влиянием от мостов холода, герметичная оболочка, энергосбережение, рациональное использование ресурсов, а также альтернативная энергетика. В здании снижено потребление удельной энергии на отопление более чем в четыре раза.

Результатом является высвобождение мощности на 67% — тепловой и на 15% — электрической энергии. Использование комплекса энергосберегающих мероприятий и солнечных фотоэлектрических панелей сэкономило: 52% тепла, 34% электричества, 20% водных ресурсов, привело к сокращению выбросов парниковых газов на 41% (23 тонны СО2 в год).

Очевидно, наибольший адаптационный эффект имеют здания, в которых комплексно реализованы не только стандартные энергосберегающие мероприятия, но и технологии ВИЭ. Распределение объектов «зеленого строительства» по видам зданий массового строительства представлено на диаграмме.

В качестве выводов можно отметить следующее:

1. Эффекты от адаптационных мероприятий, безусловно, есть, но результаты разрозненные.
2. Необходимо эффекты выстроить в порядке и логике, необходимой для развития города.
3. Результаты необходимо увязать с программами развития систем электроснабжения, теплоснабжения, генерации Москвы, водных ресурсов и прочего.
4. Дать отечественным производителям, проектировщикам, надзорным органам зафиксировать минимальные требования по зданиям в НТД.

Фото на обложке: Mordolff / iStock
Инфографика: Климатическая платформа