Энергоэффективность зданий. Россия и зарубеж

«Чтобы понять, насколько уровень энергоэффективности зданий в России соответствует аналогичному показателю других развитых стран, необходимо провести сравнительный анализ. Однако многие такие сравнения проводятся некорректно, поэтому выводы часто не соответствуют реальному положению вещей. Попробуем внести больше ясности в данный вопрос и провести сравнительный анализ эффективности использования энергии для зданий различных категорий.» И. А. Башмаков¹, генеральный директор Центра энергоэффективности - XXI век (ЦЭНЭФ-XXI)

Индикаторы энергоэффективности в секторе зданий

Если иерархию показателей энергоэффективности для зданий представить в виде пирамиды, то верхний уровень по праву займет оценка интегральных показателей эффективности использования энергии по зданиям, определяемых, как правило, отнесением общего потребления энергии к 1 м² их площади, реже – на одного проживающего, еще реже – на одного занятого (в сфере услуг) или на стоимость продукции (также в сфере услуг).

На следующем уровне оцениваются интегральные показатели эффективности использования энергии по сходным типам зданиям (многоквартирные дома (МКД), индивидуальные жилые здания, школы).

Третий уровень охватывает определение эффективности использования энергии на разные процессы (отопление, ГВС, освещение и т. п.) в расчете на 1 м² их площади, на одного проживающего или занятого.

Четвертый уровень – это многочисленные показатели энергоэффективности отдельных установок, технологий, материалов и видов оборудования: КПД отопительных котлов, параметры теплозащиты ограждающих конструкций, толщина теплоизоляции, суточный расход электроэнергии холодильником или отношение мощности осветительного прибора к его световому потоку.

Кроме того, к показателям энергоэффективности в зданиях относятся также показатели доли обеспеченности потребителей приборами учета и разного рода высокоэнергоэффективным оборудованием: источниками света, окнами, утепленными фасадами и т. п. Эти показатели могут определяться как для отдельного домохозяйства, так и для страны в целом или даже группы стран.

Покажем сравнение основных индикаторов энергоэффективности разных групп зданий² сначала для суммарного потребления в зданиях, а затем по отдельным процессам и видам оборудования с учетом доли энергоэффективного оборудования на рынке. При сравнении показателей энергоэффективности очень важно приведение показателей к сопоставимым условиям. К основным факторам, которые следует учитывать при подобном сопоставлении, относятся следующие:

• параметры климата (градусо-сутки отопительного периода (ГСОП) и градусо-сутки периода охлаждения),
• доля и средняя этажность МКД, возрастная структура зданий,
• обеспеченность населения жилой площадью и электробытовыми приборами,
• вид топлива или энергии, используемый отопительным или другим оборудованием (оборудование на разных видах топлива и энергии имеет разные значения КПД) и др.

По причине недостатка данных не все эти факторы можно в полной мере учесть при проведении сравнительного анализа. Однако для получения надежных выводов желательно учитывать как можно большее число факторов.

Сравнение уровней эффективности использования энергии в жилых зданиях

Суммарное потребление энергии

Вопреки широко распространенному мнению, среднее потребление энергии на 1 м² жилого здания в России (363 кВт ч/м²) не так уж сильно отличается от средней величины для страны со сходным климатом – Финляндии (294–320 кВт ч/м²)³. Конечно, удельное потребление энергии в России существенно выше, чем в среднем по странам ЕС (220 кВт ч/м²), или в Испании (150 кВт ч/м²), или для городского населения Китая (примерно 175 кВт ч/м²в год⁴), где среднее число ГСОП существенно ниже (рис.1). Важно иметь в виду, что данный индикатор скрывает влияние большого числа факторов: структуры жилого фонда, доли МКД и этажности, обеспеченности бытовыми приборами и их средней мощности, средней численности домохозяйства, качества используемых энергоресурсов и др.

Рисунок 1.
Удельный расход энергии в жилых зданиях

Источники: По России – оценка ЦЭНЭФ; по странам ЕС – данные из баз данных Energy Efficiency Trends in Buildings in the EU. Lessons from the ODYSSEE MURE project. ADEME. September 2012; Entranze database; База данных Buildingsdata. (http://www.buildingsdata.eu/data-search); US EIA. DOE. 2014; Japan Energy Conservation. Handbook 2011. The Energy Conservation Center, Japan; Comprehensive Energy Use Database на сайте Министерства природных ресурсов Канады (Natural Resources Canada).

В России доля МКД и высокоэтажных МКД в структуре жилого фонда значительно выше, чем в странах ЕС или в США, что должно давать России более низкие удельные расходы. Также у нас существенно меньше средний размер крупных электробытовых приборов и обеспеченность многими из них, чем в США. Однако в США намного выше обеспеченность жилой площадью, поэтому при равной обеспеченности бытовыми приборами потребление ими энергии относится на большую площадь. Средний показатель по России довольно близок к показателям стран со сходным климатом и сходной структурой жилого фонда – Латвии и Эстонии. Наиболее существенную разницу в удельных показателях потребления энергии в жилищном фонде определяет расход энергии на отопление и кондиционирование зданий.

В странах ЕС потребление электроэнергии на 1 м² варьирует от 30 кВт ч в Румынии до 170 кВт ч в Норвегии⁵, а в России оно равно только 41 кВт ч. На цели отопления, вентиляции, кондиционирования и освещения жилищ в России приходится 252 кВт ч/м² в год. Потенциально эта величина при применении наилучших доступных технологий для климатических условий России может быть снижена в 4 раза – до 50 кВт ч/м² в год (табл. 1).

Таблица 1.
Потенциал снижения удельных расходов энергии в зданиях

Направление конечного использования	Тип климата	Жилищный сектор	Сфера услуг
		НДТ	Типичные показатели	НДТ	Типичные показатели
		кВт*ч/м2/год
Отопление	Холодный	15–30	60–200	15–30	75–250
Отопление	Умеренный	10–20	40–100	10–30	40–100
Кондиционирование	Умеренный	0–5	0–10	0–15	20–40
Кондиционирование	Жаркий и сухой	0–10	10–20	0–10	20–50
Кондиционирование	Жаркий и влажный	3–15	10–30	15–30	50–150
Вентиляция	Все	4–8	0–8	0–20	10–50
Освещение	Все	2–4	3–10	5–20	30–80
Источник: Harvey L. D. D. Recent Advances in Sustainable Buildings: Review of the Energy and Cost Performance of the State-of-The-Art Best Practices from Around the World. Social Science Research Network, Rochester, NY. (2013).

Отопление

Для ЕС среднее потребление энергии жилыми зданиями на цели отопления равно 140 кВт ч/м² в год⁶. Для централизованного теплоснабжения России данный показатель равен 198 кВт ч/м² в год, а для децентрализованного – 263. В среднем по всему жилому фонду получается 232 кВт ч/м² в год, что является самым высоким показателем (рис. 2 а).

Однако прямые сравнения для стран, расположенных в разных климатических зонах, некорректны. Для развитых стран ЕС средние значения расхода энергии на цели отопления равны 0,035–0,060 кВт ч/м²/ГСОП⁷, а для России – 0,044–0,047 (в зависимости от погодных условий последних лет) (рис. 2 б).

Рисунок 2.
Удельный расход энергии на отопление жилых зданий

Источники: По России – оценка ЦЭНЭФ-XXI; по странам ЕС – данные из баз данных Energy Efficiency Trends in Buildings in the EU. Lessons from the ODYSSEE MURE project. ADEME. September 2012; Entranze database; База данных Buildingsdata. (http://www.buildingsdata.eu/data-search); US EIA. DOE. 2014; Comprehensive Energy Use Database на сайте Министерства природных ресурсов Канады (Natural Resources Canada).

Важно также учитывать структуру жилого фонда по типам зданий. В Финляндии, Германии и Швеции потребление энергии МКД равно 0,049–0,056 кВт ч/м²/ГСОП, в Голландии – 0,038, а в России – около 0,040, то есть для МКД разрыв сравнительно невелик при похожей структуре по этажности.

Индивидуальные жилые дома в ЕС потребляют на 8–28 % больше энергии на отопление 1 м², чем МКД. В ЕС они потребляют 0,038–0,064 кВт ч/м²/ГСОП против 0,053 в России. В России индивидуальные жилые здания – в основном отдельно стоящие. Такие здания потребляют примерно на 15 % больше энергии на цели отопления, чем сблокированные здания, которых довольно много в Европе (от 15 % в Швеции до 77 % в Голландии).

Факторы различия энергоэффективности жилых зданий

Для того чтобы выделить именно роль фактора различия энергоэффективности жилых зданий, был проведен специальный расчет, позволяющий вычленить влияние четырех факторов:

• структуры фонда зданий (доля МКД и индивидуальных зданий);
• климата (ГСОП 18 °С);
• возрастная структура зданий (более новые здания имеют более низкий удельный расход);
• прочие факторы, среди которых главным является фактор энергоэффективности.

Удельный расход энергии на отопление был рассчитан как сумма удельных расходов энергии на отопление в индивидуальных домах и МКД для разных стран, взвешенных по долям индивидуальных домов и МКД в жилом фонде России. Аналогично была произведена корректировка значения удельного расхода на отопление с учетом возрастной структуры зданий (по тем странам, где имелись необходимые данные).
Корректировка по структуре зданий по типам уменьшила удельный расход в Канаде, поскольку там доля индивидуальных зданий существенно выше, чем в России, а удельный расход в индивидуальных зданиях обычно выше, чем в МКД.

Корректировка по фактору климата производилась с учетом числа ГСОП в России в 2012 году и нормативных значений ГСОП в других странах. Такая корректировка приводит к повышению удельного расхода во всех странах, поскольку число ГСОП в России самой высокое.
Корректировка по возрастной структуре зданий дает разнонаправленный эффект. Например, в Канаде в среднем здания жилого фонда более новые, чем в России, поэтому при корректировке по этому фактору значение удельного расхода на отопление в Канаде возрастает (рис. 3).

Рисунок 3.
Факторный анализ различий удельного расхода энергии на цели отопления жилых зданий разных стран

Источники: Расчеты ЦЭНЭФ-XXI по данным из перечисленных далее источников. Структура жилых зданий России по возрасту и типу здания – из формы 1-Жилфонд. Удельные расходы энергии на отопление – оценка ЦЭНЭФ-XXI. Данные о возрастной и типовой структуре жилищного фонда стран Европы взяты из публикации BPIE «Europe’s Buildings under the Microscope». Значения удельного расхода на отопление в зданиях различного типа и года постройки для стран Европы взяты из базы данных BPIE⁸ (Болгария, Польша, Латвия, Словакия, Греция), а также из публикации ADEME «Quantitative evaluation of explanatory factors of the lower energy efficiency performance of France for space heating compared to European benchmarks» (Финляндия, Германия, Австрия, Швеция, Англия, Франция, Дания, Нидерланды). Значения ГСОП для стран Европы взяты из базы данных ODYSSEE. Структура жилищного фонда, удельный расход энергии по Канаде – данные из Comprehensive Energy Use Database на сайте Министерства природных ресурсов Канады (Natural Resources Canada)⁹, ГСОП – из публикации Canadian Gas Association¹⁰. ГСОП для США, а также данные о структуре жилого фонда и удельном расходе энергии в зданиях – по данным EIA¹¹.

Анализ полученных данных

Анализ полученных данных показывает, что при сопоставимых условиях эффективность использования энергии на цели отопления¹² жилых зданий в России:

• ниже на 24 %, чем в США;
• ниже на 29–35 %, чем в Канаде, Словакии, Латвии, Финляндии, Голландии и Швеции;
• ниже на 24–26 %, чем в Дании и Франции;
• ниже на 5–15 %, чем в Великобритании, Польше и Австрии;
• почти совпадает с уровнем в Германии;
• выше на 21 %, чем в Греции, и на 53 %, чем в Болгарии.

Фактор энергоэффективности отражает как параметры теплозащиты зданий, так и эффективность индивидуального отопительного оборудования. Фиксация параметров теплозащиты в СП 50-13330–2012 (актуализированный СНиП 23-02–2003 «Тепловая защита зданий») приведет к дальнейшему повышению разрыва в энергоэффективности, обусловленной отставанием в параметрах теплозащиты зданий.
Доля индивидуальных жилых зданий, отапливаемых от систем централизованного теплоснабжения, невелика, а удельный расход энергии в большой степени зависит от эффективности используемого отопительного оборудования.

Средняя эффективность теплогенерирующего оборудования в Швеции превышает 100 % (из-за высокой доли тепловых насосов), достигает 100 % для Голландии (из-за высокой доли конденсационных котлов), а в других странах ЕС равна 77–90 %¹³. Для России она равна примерно 75–80 % для систем отопления на газе и 55–60 % – для систем на других видах топлива. При этом доля теплоснабжения от централизованных источников тепла в России падает. Это второй важный фактор, обуславливающий разрыв в уровне энергоэффективности систем отопления России и зарубежных стран.

Об уровнях энергоэффективности зданий жилищного комплекса в области горячего водоснабжения, кондиционирования воздуха, освещения и т. п. читайте в следующем номере журнала.

1. Статья подготовлена по результатам проекта «Анализ сектора недвижимости России. Выявление необходимости в изменении системы регулирования сферы энергоэффективности», реализованном при поддержке ассоциаций «Росизол», НАППАН и АППП. В работе принимали участие В. И. Башмаков, К. Б. Борисов, М. Г. Дзедзичек, О. В. Лебедев, А. А. Лунин, А. Д. Мышак.

2. Сначала проведен сравнительный анализ по жилым зданиям, затем по зданиям сферы услуг. Данные по промышленным зданиям крайне ограниченны, поэтому этой сфере не уделено внимания.

3. Варьируются в зависимости от источника.

4. Global Energy Assessment. Towards a Sustainable Future. IIASA. Austria, 2012.

5. Energy Efficiency Trends in Buildings in the EU. Lessons from the ODYSSEE MURE project. ADEME. September 2012. В Норвегии значительная доля сравнительно дешевой электроэнергии используется на цели отопления.

6. Energy Efficiency Trends in Buildings in the EU. Lessons from the ODYSSEE MURE project. ADEME. September 2012.

7. Quantitative evaluation of explanatory factors of the lower energy efficiency performance of France for space heating compared to European benchmarks. Study carried out by Enerdata for ADEME. August 2011.

8. http://www.buildingsdata.eu/data-search.

9. http://oee.nrcan.gc.ca/corporate/statistics/neud/dpa/home.cfm.

10. http://www.cga.ca/wp-content/uploads/2011/02/Chart-2-Heating-Degree-Days18.pdf.

11. http://www.eia.gov/totalenergy/data/annual/showtext.cfm?t=ptb0107, http://www.eia.gov/consumption/ residential/data/2009/index.cfm?view=consumption#summary, http://buildingsdatabook.eren.doe.gov/ChapterIntro2.aspx.

12. Отношение желтого столбца (рис. 3) для разных стран к величине красного столбца (рис. 3) для России.

13. Quantitative evaluation of explanatory factors of the lower energy efficiency performance of France for space heating compared to European benchmarks. Study carried out by Enerdata for ADEME. August 2011.