«Л. А. ГОЛОВАНОВА ОСНОВНЫЕ АСПЕКТЫ ТЕРРИТОРИАЛЬНОГО ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ Рекомендовано Дальневосточным региональным учебно-методическим центром в качестве учебного пособия для студентов специальностей 290300 “Промышленное и ...»

Министерство образования Российской Федерации

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

“Хабаровский государственный технический университет”

Л. А. ГОЛОВАНОВА

ОСНОВНЫЕ АСПЕКТЫ ТЕРРИТОРИАЛЬНОГО

ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ

Рекомендовано Дальневосточным региональным учебно-методическим

центром в качестве учебного пособия для студентов специальностей 290300 “Промышленное и гражданское строительство”, 290100 “Архитектура”, 290500 “Городское строительство и хозяйство”, 060800 “Экономика и управление на предприятии” вузов региона Хабаровск Издательство ХГТУ 2002 УДК 721.004. ББК Н7-022+ Г Рецензенты:

кафедра “Здания и сооружения” Дальневосточного государственного университета путей сообщения (завкафедрой канд. техн. наук, доц. А. В. Головко, председатель методической комиссии ИТС проф. П. Я. Григорьев);

Гордеева Т. В., канд. экон. наук, доц.

кафедры “Экономика предприятия и менеджмент” Хабаровской государственной академии экономики и права Научный редактор д-р экон. наук О. Г. Иванченко Голованова Л. А.

Основные аспекты территориального энергосбережения: Учеб. пособие. – Хабаровск: Изд-во Хабар. гос. техн. ун-та, 2002. – 115 с.

ISBN 5-7389-0194- В учебном пособии рассмотрены основные аспекты территориального энергосбережения и нормативно-законодательной базы, регулирующей этот процесс. Выявлены узловые региональные энергетические проблемы, выходом из которых может стать извлечение потенциала энергосбережения в отраслевом и территориальном разрезе. Изложены принципы градостроительных решений сбережения энергии, энергоэффективного размещения производства в городской среде, архитектурно-строительного проектирования зданий с эффективным использованием энергии, применения нетрадиционных возобновляемых источников энергии.

Учебное пособие предназначено для студентов специальностей “Архитектура” (290100), “Экономика и управление на предприятии (в строительстве и городском хозяйстве)” (060800), “Промышленное и гражданское строительство” (290300), “Городское и строительное хозяйство” (290500), а также специалистов, занимающихся вопросами энергосбережения, градостроительства и строительства.

УДК 721.004. ББК Н7-022+ Издательство Хабаровского ISBN 5-7389-0194-0 С государственного технического университета, С Голованова Л. А.,

ОГЛАВЛЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ СОКРАЩЕНИЙ

ВВЕДЕНИЕ

1. ОСНОВЫ ТЕРРИТОРИАЛЬНОГО ЭНЕРГОСНАБЖЕНИЯ,

ЭНЕРГОПОТРЕБЛЕНИЯ И ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ

Энергосбережение: понятие и цели

1.1. Территория как основа комплексного энергосбережения.............

1.2. Политика энергосбережения в России

1.3. Узловые энергетические проблемы территорий

1.4. 1.4.1. Негативные тенденции в топливно-энергетическом комплексе

1.4.2. Критическое состояние систем теплоснабжения................ 1.4.3. Экологические проблемы, обусловленные энергетическими процессами

ПОТЕНЦИАЛ ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ В ЭКОНОМИКЕ РОССИИ................ 2.

Потенциал энергосбережения: структура и цели его извлечения

Основные направления реализации резервов отраслевого энергосбережения

Возобновляемые источники энергии: вероятные запасы, принципы использования

СБЕРЕЖЕНИЕ ЭНЕРГИИ В ГОРОДСКОЙ СРЕДЕ: ФАКТОРЫ, ПУТИ

3.

РЕАЛИЗАЦИИ

Учет природно-климатических условий в градостроительстве....

3.1. Энергосберегающие градостроительные решения

3.2. Системный подход к энергосбережению в зданиях

3.3.

ПРИНЦИПЫ АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ

Объемно-планировочные решения в зданиях с эффективным использованием энергии

4.1.2 Блокирование зданий как фактор снижения тепловых потерь

Проектирование наружных ограждающих конструкций...............

Особенности проектирования энергоактивных зданий................

ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ

ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ В ЗДАНИИ ПРИ КУРСОВОМ И ДИПЛОМНОМ

ПРОЕКТИРОВАНИИ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Приложение 1. Понятийный аппарат

Приложение 2. Перечень и краткое содержание основных нормативнозаконодательных актов и программ по энергосбережению

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ СОКРАЩЕНИЙ

РААСН — Научно-исследовательский институт строительной физики 1 т н.э.=10 106 ккал= 41,9106 Дж 1 т у.т.=7106 ккал= 29,31.106 Дж

ВВЕДЕНИЕ

В течение ХХ века человечество израсходовало на свои нужды свыше млрд т у.т. — больше, чем за всю предшествующую историю. Такое расточительство энергоресурсов далее недопустимо.

В третьем тысячелетии комфортное качество жизни должно обеспечиваться при условии экономии топлива и энергии во всех сферах жизнедеятельности человека, поскольку энергосбережение является существенным фактором сбалансированного развития энергетики и экономики на длительную перспективу и устойчивого развития территорий. Поэтому в последние десятилетия вопросы энергосбережения становятся одной из наиболее значимых общественных проблем и входят в ранг самых приоритетных направлений международной политики. На международном рынке уже возникла конкуренция в области энергосберегающих технологий, товаров и услуг, а энергоемкость продукции является ключевым фактором, определяющим ее стоимость.

Россия, обладая значительными запасами топливно-энергетических ресурсов (ТЭР), тем не менее должна также учитывать общемировые тенденции сбережения топлива и энергии. Высокая энергоемкость отечественной продукции, снижение добычи топливно-энергетических ресурсов, повышение затрат на добычу и транспорт ТЭР, значительные уровни энергетических потерь, высокие цены на топливо и энергию, глобальный экологический кризис — это те факторы, которые способствовали осознанию значимости проведения политики энергосбережения на государственном уровне. Сбережение энергоресурсов сегодня признано главным приоритетом энергетической стратегии России. Разработан и действует федеральный закон “Об энергосбережении”, принимаются региональные и отраслевые законы, постановления и программы в этой области.

Время политических и социально-экономических реформ в стране совпало с переходом к интенсивному типу производства и структурной перестройкой экономики, с сокращением численности рабочей силы. Изменяются цели и задачи рациональной организации и размещения производства. Значительная территориальная дифференциация цен на энергоресурсы в пределах страны выдвигает в качестве важнейшего фактора развития отдельных регионов территориальное энергосбережение.

Смещение основной деятельности по экономии энергии в регионы повысило эффективность реализации потенциала энергосбережения, поскольку именно на региональных рынках формируется структура потребителей и спрос на энергоносители. В то же время регионализация этой деятельности поставила ряд экономических, социальных, институциональных, энергетических и других проблем перед руководством территориально-административных единиц.

В области энергетики к основным проблемам территорий следует отнести: кризисные тенденции в топливно-энергетическом комплексе (ТЭК), неблагоприятную экологическую ситуацию, растущее энергопотребление в городской застройке, критическое состояние систем теплоснабжения и т.д. Указанные проблемы рассмотрены как для России в целом, так и для Дальневосточного экономического района.

Возможности инвестирования в энергосбережение всегда будут иметь ограничения, обусловленные высокой степенью риска и неопределенностью их прибыльности, особенно в нестабильных экономических условиях. Следовательно, одной из важнейших задач стратегического управления экономией энергии становится объективный выбор приоритетных направлений повышения эффективности использования энергии, дающих максимальный и долгосрочный эффект. Одним из таких направлений на территориальном уровне является энергосбережение на объектах городской застройки.

В современном городе концентрируется большинство видов социальноэкономической деятельности с различными затратами топливноэнергетических ресурсов. Диапазон возможных средств и методов регулирования энергопотребления хозяйственными и социальными структурами города отличается широтой и разноплановостью и носит межотраслевой характер.

Значительные резервы экономии энергии при этом лежат в той сфере общественного производства, за которую ответственны или к которой причастны архитектура и градостроительство. По оценкам специалистов реализация только этого резерва может дать около 20 % всего макроэкономического эффекта экономии топливно-энергетических ресурсов [49].

В теоретико-градостроительном плане необходимы поиск и разработка методов достижения максимального соответствия между конфигурацией и планировочной структурой города, параметрами функционального использования территорий, объемно-планировочными и конструктивными характеристиками отапливаемых зданий и сооружений, с одной стороны, и территориальнопространственным распределением и потреблением энергии — с другой.

Ощутимых результатов территориального энергосбережения невозможно достичь без глубокого переосмысления энергетического фактора в архитектурно-строительном проектировании, без осознания больших возможностей по оптимизации микроклимата помещений и систем его регулирования. Существенно повысить энергетическую эффективность позволяет создание зданий с эффективным использованием энергии и применение возобновляемых источников энергии на их энергоснабжение. Это даст возможность частичного, а при благоприятных климатических условиях полного замещения в эксплуатируемых зданиях и сооружениях традиционных источников энергии нетрадиционными.

Многообразие форм осуществления энергосбережения обусловливает необходимость участия в этом процессе специалистов разных областей народного хозяйства, в том числе энергетиков, экономистов, архитекторов, строителей.

Исходя из этого рассмотрение связанных со сбережением топлива и энергии явлений, характеристик, параметров, методов и т.д. требует знания терминологии различных наук. С одними из терминов студенты должны познакомиться в процессе изучения смежных дисциплин, определение других дано в настоящем пособии, в том числе в прил. 1.

Как показывает международный опыт, переход к энергосберегающему производству и образу жизни в разных странах мира сталкивается с немалыми трудностями и требует не только осуществления технических решений, но и формирования нового мышления. Статьей 17 ФЗ “Об энергосбережении” предусмотрена необходимость включения в учебные программы среднего и высшего профессионального, а также послевузовского образования основ энергосбережения и исходных положений применения нетрадиционных источников энергии.

Используя учебное пособие “Основные аспекты территориального энергосбережения”, студенты смогут решить следующие задачи:

• узнать основы территориального энергосбережения и его нормативнозаконодательное обеспечение;

• ознакомиться с энергетическими проблемами Дальневосточного экономического района и России в целом на современном этапе;

• определить структуру потенциала энергосбережения и направления его извлечения в основных сферах экономики регионов;

• выявить вероятные запасы возобновляемых источников энергии и принципы их использования;

• рассмотреть важные направления энергосбережения в городской среде;

• познакомиться с принципами проектирования зданий с эффективным использованием энергии;

• изучить и закрепить методы технико-экономического обоснования энергосбережения в здании при курсовом и дипломном проектировании.

Основная цель учебного пособия — сформировать у студентов — архитекторов и строителей — стратегическое мышление в области энергосбережения, необходимое для проектирования и возведения архитектурностроительных объектов, а экономистов — для оценки эффективности инженерных вариантов при решении конкретных задач по экономии энергоресурсов на объектах городского хозяйства; развить у студентов — экономистов, архитекторов и строителей — способность представлять себе локальную проблему и предвидеть последствия инженерных решений по экономии энергии в будущем.

Автор приносит благодарность проф. кафедры архитектуры ХГТУ Т. И.

Подгорной за полезные советы и рекомендации, сделанные в процессе работы над учебным пособием.

1. ОСНОВЫ ТЕРРИТОРИАЛЬНОГО ЭНЕРГОСНАБЖЕНИЯ,

ЭНЕРГОПОТРЕБЛЕНИЯ И ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ

Топливно-энергетические ресурсы играют важнейшую роль в функционировании всех территориальных структур России, обеспечивая как инфраструктуру человеческого бытия, так и развитие материального базиса расширенного воспроизводства товаров и услуг. Поэтому сбережение энергоресурсов является необходимым условием решения большинства энергетических, социально-экономических, экологических и других проблем в регионах страны. Не во всех субъектах Российской Федерации сосредоточены запасы ТЭР, но все они на современном этапе экономического развития обладают значительным потенциалом энергосбережения.

Производители топлива и энергии, в основном монополии, используя свое влияние в государственных и финансовых структурах, ориентируют национальную экономику на сохранение сильной зависимости от ТЭК. Однако известно, что энергоёмкость отечественного ВВП в 3 – 4 раза выше, чем в большинстве развитых и развивающихся стран. Ряд факторов, таких как северное географическое расположение России, высокие затраты на транспорт вследствие обширности территории, утяжеленная структура хозяйства в связи с высокой долей добывающих отраслей и тяжелого машиностроения, нерациональное использование ТЭР способствовали повышенному уровню энергопотребления в народном хозяйстве России. В условиях кризиса и падения производства имеющиеся мощности ТЭК позволяли обеспечивать потребности экономики в топливе и энергии. Рост национального промышленного производства при сохранении его энергоёмкости и существенной изношенности основных фондов энергетики может привести к несоответствию предложения энергоресурсов их увеличивающемуся спросу, к энергетическому кризису.

Наиболее эффективным путем повышения энергетической безопасности страны является интенсификация энергосбережения во всех сферах народного хозяйства, а не наращивание энергетических мощностей. Экономия 1 тонны условного топлива требует в 2 – 3 раза меньше инвестиций, чем на её дополнительную добычу и перевозку. Кроме того, каждый процент экономии энергоресурсов обеспечивает прирост национального дохода на 0,35 – 0,4 % [15].

Под энергосбережением автором понимается процесс, характеризующийся снижением удельного конечного энергопотребления, эффективным использованием первичных (природных) невозобновляемых энергоресурсов, вовлечением в хозяйственный оборот возобновляемых источников энергии с целью сохранения невозобновляемых энергетических ресурсов, экосистемы, энергетической безопасности России для экономического развития и повышения благосостояния населения страны. В процессе производства материальных благ и услуг потребляется та часть энергии, которая способна совершить работу. Следовательно, энергосбережение сводится не только к физической экономии топлива и энергии, но и к обеспечению условий для максимального их использования.

Энергия широко вошла во все сферы жизнедеятельности человека, поэтому энергосбережение является чрезвычайно многоплановым процессом. В зависимости от области его реализации меняются факторы, определяющие характер протекания процесса, методы воздействия и их результативность. Неизменным остается объект сбережения — топливно-энергетические ресурсы. ТЭР наряду с трудом, капиталом и землей являются факторами производства. По сравнению с другими материальными ресурсами им свойственны специфические черты: теоретическая взаимозаменяемость различных видов топлива и энергии; комбинированный характер некоторых процессов; уникальность использования топливно-энергетических ресурсов; непрерывность, а часто и совпадение во времени процессов производства, транспортирования и потребления. Выделенные особенности стали предпосылкой для определения общего объема и структуры ТЭР в едином измерителе – т у.т., удобном для составления топливно-энергетического баланса (ТЭБ), оценки потенциала энергосбережения [15].

Технологические особенности и организационная структура производства и потребления ТЭР обусловили выделение взаимосвязанных стадий их воспроизводства: добычу первичных энергоресурсов, облагораживание, переработку и преобразование одних видов энергии в другие, транспортировку, конечное использование всех видов энергетических ресурсов (рис. 1). На каждой из отмеченных стадий топливно-энергетического баланса (ТЭБ) формируется потенциал энергосбережения (п. 2.1).

Представление энергетического хозяйства как системы в общей экономической системе (рис. 1) позволяет: комплексно оценить народно-хозяйственную эффективность энергоиспользования; изучить причинно-следственные связи рационального потребления ТЭР; выделить два направления сбережения топлива и энергии — при производстве энергетических ресурсов и при их потреблении; выявить субъекты экономики, которые могут обеспечить достижение основных целей энергосбережения.

Ключевая энергетическая проблема отражает противоречие между высокой энерго- и материалоемкостью производительных сил и быстрым ростом затрат в отраслях ТЭК. Условия осуществления энергосбережения и эффект от его реализации определяются, с одной стороны, особенностями энергетики и его продукции, а с другой стороны, темпами и пропорциями всего народного хозяйства. В этой связи решение проблемы сбережения ТЭР зависит не только от энергетиков, все потребители энергоресурсов, от крупнейших промышленных комплексов до домохозяек, должны способствовать повышению народнохозяйственной результативности энергосбережения. В современных условиях значительно повысилась роль в интенсификации энергосбережения экологического фактора. Вместе с тем от успешного решения рассматриваемой проблемы зависят состояние природной среды и пропорции распределения материальных благ и трудовых ресурсов по отраслям экономики, а следовательно, темпы повышения благосостояния и качества жизни населения страны [12].

Сбережение топливных и энергетических ресурсов, следовательно, не является самоцелью, классические цели энергосбережения — это экономичность и надежность энергоснабжения. В последние годы наряду с указанными целями приходится считаться с нарастающим общемировым экологическим кризисом и оценивать социальный эффект территориального энергосбережения. Тогда пирамида целей может быть представлена в виде схемы (рис. 2), согласно которой энергосбережение (уровень 5) подчинено целям более высокого порядка (уровни 0 – 4).

Уровень целей Общие социальные и экономические цели энергосбережения Минимизация общественных издержек, связанных с покрытием энергетических потребностей в долгосрочном аспекте (цель высшего энергетического порядка в энергетической политике) Рис. 2. Ранжирование целей территориального энергосбережения Источники: [48]; Касимов Л.Н., Шаньгин Е.С. Технология ресурсосбережения.

Уфа: Уфимский технологический институт сервиса, 1998. 284 с.

1.2. Территория как основа комплексного энергосбережения Неэффективность действующих ранее механизмов энергосбережения заставляет искать решение проблемы в новых подходах. И здесь существенной составляющей политики энергосбережения представляется территориальный аспект. Формируемые сегодня рыночные условия создают благоприятную почву для создания и реализации механизмов территориального управления сбережением топлива и энергии.

Результативность энергосбережения в регионах зависит от возможности и умения выявлять, предвидеть и нейтрализовать неблагоприятные факторы, воздействующие на него. Это обусловливает необходимость исследования основных аспектов территориального энергосбережения, исходными понятиями которого являются “территория” и “энергосбережение”.

Понятие “территория” считается одним из фундаментальных в науках, изучающих пространственные аспекты развития общества. Как правило, под территорией понимают ограниченную часть твердой поверхности Земли, обладающую определенной площадью, географическим положением и другими признаками [17]. Однако при изучении социально-экономических процессов и явлений необходимо подчеркнуть связь между понятием “территория” и категориями “природные ресурсы”, “население”, “хозяйство”. С учетом этой взаимосвязи территорию “следует представлять как комплексный ресурс, включающий площадку земной поверхности с проецируемыми на нее природными (участки воздушного бассейна, акватории, недр, почв, растительности и т.д.) и антропогенными (здания, сооружения, коммуникации и др.) ресурсами” [30].

Каждая территория может одновременно или последовательно выполнять множество функций. Ограничением на совмещение этих функций является эффективное формирование всей территориальной системы “природа – население – хозяйство” по совокупности экономических, социальных, экологических, энергетических и других критериев оценки. Чрезмерная величина территории и неоднородность по различным признакам определяют необходимость ее членения на части — регионы, городские и сельские поселения, рекреационные зоны и т.д., и ранжирования критериев ее оценки в соответствии с целями исследования. С точки зрения изучения энергетических процессов основным критерием оценки является потенциал энергосбережения в различных территориальных системах.

Представление территории в качестве комплексного ресурса требует соответствующего подхода к территориальному энергосбережению. Комплексность в пространственной организации жизненной среды проявляется в необходимости одновременного учета различных, порой противоречивых, требований, обусловленных природными, экономическими, социальными, экологическими, энергетическими и другими факторами и условиями. При этом комплекс задач энергосбережения, требующих решения архитектурно-строительными методами, усложняется по мере перехода от одного иерархического уровня к другому — от здания к жилому микрорайону или рекреационной зоне, от микрорайона к городу, от города к региону и т.д. В зависимости от уровня решаемых задач изменяется диапазон возможных мероприятий по регулированию энергопотребления, в частности:

• для рекреационных зон — это отдельные мероприятия по энергосбережению, включающие архитектурные и строительные решения при проектировании и реконструкции капитальных и временных зданий и сооружений, при размещении в пространстве объектов, передающих и потребляющих энергию, а также эксплуатационные организационно-технические меры;

• в городской среде — это комплекс градостроительных, организационных, технических, экономических и других мер у потребителей энергоресурсов:

на объектах городского хозяйства (ЖКХ, общественный транспорт, сфера услуг и т.д.) и промышленности, а также в энергетическом хозяйстве.

• для региона в целом необходим системный подход извлечения потенциала энергосбережения на всех этапах жизненного цикла энергоресурсов (рис. 1), свойственных данной территории. Комплекс мер по реализации этого потенциала хозяйственными и социальными структурами территорий отличается широтой и разноплановостью, включает пространственный и отраслевой аспекты, цели которых зачастую не совпадают.

Потенциал территориального энергосбережения определяется уровнем использования и освоения территории и раскрывается через следующие показатели: заселенность территории, ее культурно-хозяйственное использование, уровень развития транспортной сети, энергоэффективность и оптимальность размещения жилищно-коммунальных и хозяйственных объектов.

На всех этапах развития общества уровень развития производительных сил, как известно, определяет формы пространственной организации жизненной среды. В современных условиях хозяйствования быстрое развитие науки и техники, а также интенсификация, узкая специализация и пространственная дифференциация производства ведут к усложнению экономической зависимости поселений и регионов друг от друга, все большему разнообразию территориальной организации среды. В зависимости от пространственной структуры поселений, их хозяйственной специализации, процессов урбанизации меняется и характер территориального энергопотребления.

Сегодня основными потребителями энергоресурсов в России являются города. В общем энергопотреблении их доля достигает 80 % [49]. В современном городе концентрируется большинство видов социально-экономической деятельности с различными затратами топливно-энергетических ресурсов. Уровень энергопотребления зависит от численности населения и образа его жизни, размера и компактности города (архитектурно-планировочных решений, типа застройки, системы отопления, транспортной оснащенности), хозяйственной специализации (добывающая, обрабатывающая промышленность, сфера услуг), состояния объектов жилищно-коммунального хозяйства (ЖКХ) и т.д.

Между величиной города и отраслевой структурой его производственного комплекса существует тесная связь: в малых и средних городах размещается добывающая промышленность, в крупных и крупнейших городах — отрасли обрабатывающей промышленности. Различия в отраслевой структуре сказываются и на уровне энергопотребления в городах разной величины.

В производственной сфере основными методами энергосбережения являются структурная перестройка и внедрение энергосберегающих технологий (п.

2.2). Однако немаловажная роль в экономии топлива и энергии принадлежит рациональному размещению предприятий в городской застройке относительно друг друга и источников энергии и целенаправленному формированию производственных комплексов (п. 3.2).

Здания являются элементом городского хозяйства. Они представляют собой неотъемлемые элементы функционирования материального производства и объекты жизнеобеспечения населения. Поэтому уровень энергопотребления при эксплуатации зданий сказывается на производственно-хозяйственных показателях всех отраслей экономики и на уровне социально-экономического развития территории в целом. Следовательно, здания выступают в качестве значимых объектов территориального энергосбережения (разд. 3; 4).

Таким образом, территория (город, регион, административнотерриториальная единица, рекреационная зона и т.д.) является базисом размещения производительных сил и объектов социального назначения, что определяет ее ведущую роль в осуществлении энергосбережения. При этом территориальное энергосбережение можно рассматривать:

• как источник энергии, поскольку энергоносители удается заменить мерами экономии и сохранить невозобновляемые источники энергии;

• ресурс для возвращения возможных инвестиций в развитие региона;

• фактор смягчения социальных проблем в регионе (особенно при переходе на полную оплату энергоносителей в ЖКХ);

• источник повышения благосостояния населения;

• фактор уменьшения экологического ущерба энергетическими объектами [3;

15; 48].

Системное осуществление территориального энергосбережения представляет собой сложную, многоотраслевую и долговременную задачу. Эффективность её решения определяется принятой на федеральном и региональном уровнях стратегией, которая должна включать четыре основных блока:

• нормативно-правовое обеспечение, основные положения которого рассмотрены в параграфе 1.3;

• технологическое направление — внедрение современных энергоэффективных материалов, оборудования, технологий и технических решений в процессах производства и потребления энергии (см. п. 2.2; разд. 4);

• организационно-технические меры — энергоаудит, авторский надзор, контроль и учет расходования топлива и энергии, мероприятия по снижению потерь энергии в процессе эксплуатации; энергоэффективное проектирование и застройка городов, размещение предприятий производства и услуг и т.д. (разд. 3; 4);

• экономические мероприятия: оценка и учет потенциала энергосбережения (п. 2.1); создание экономического механизма управления энергосбережением, включающего систему гибких цен и тарифов на энергоносители, налоговую политику, систему финансовых отношений, льготные и штрафные санкции соответственно за экономию и перерасход энергии; методы обоснования эффективности энергосбережения (разд. 5) и т.п.

1.3. Политика энергосбережения в России В бывшем СССР не существовало закона, регламентирующего отношения в области энергетики и предусматривающего целенаправленную политику энергосбережения. Вся система топливно-энергетического комплекса управлялась по вертикальной иерархии из единого центра на основе внутриведомственных нормативных документов без участия в этом процессе всех заинтересованных сторон. Не произошло ожидаемого саморегулирования процесса сбережения топлива и энергии в результате экономических реформ. Расширение прав субъектов Российской Федерации и форм собственности потребовало изменения такой практики.

Опыт экономически развитых стран показывает, что они добились значительных успехов в повышении эффективности использования энергоресурсов как за счет опоры на рыночные механизмы, так и путем своевременного законодательного обеспечения энергосбережения. В частности, один из первых законов в мире по энергосбережению был принят в ФРГ еще в 1976 г. [23]. В США за последние 20 лет принято 42 федеральных закона, направленных на регулирование энергетического сектора, более половины из которых имели целью повышение энергоэффективности [3].

Для преодоления негативных процессов повышения энергоемкости отечественной продукции работа по созданию нормативно-методической базы энергосбережения с середины 90-х гг. осуществляется на трех уровнях: федеральном, региональном, отраслевом, которые включают как общие, так и специфические принципы. Правовое пространство, внутри которого пересекаются интересы, ответственность, права, юрисдикция органов управления федерального, отраслевого и территориального уровней, представляет собой сложную многомерную и неоднородную структуру (рис. 3).

ОТРАСЛЬ

ФЕДЕРАЦИЯ

РЕГИОН

На федеральном уровне были сформированы основы российской нормативно-законодательной базы, начиная с “Энергетической стратегии России” до федерального закона “Об энергосбережении”, федеральной целевой программы (ФЦП) “Энергосбережение России на 1998 – 2005 гг.” и “Основных положений энергетической стратегии России на период до 2020 года”. Перечень основных нормативно-законодательных документов и краткое их содержание приведены в прил. 2.

Основным законом в рассматриваемой области является федеральный закон “Об энергосбережении” (ФЗЭ). Он структурно включает 19 статей, объединенных в семь глав:

1. Общие положения.

2. Стандартизация, сертификация и метрология в области энергосбережения.

3. Основы государственного управления энергосбережением.

4. Экономические и финансовые механизмы энергосбережения.

5. Международное сотрудничество в области энергосбережения.

6. Образование и подготовка кадров. Пропаганда эффективного использования энергетических ресурсов.

7. Ответственность за нарушение положений настоящего ФЗЭ.

Основными принципами государственной политики энергосбережения в ФЗЭ признаны: приоритет эффективного использования энергетических ресурсов; обязательный учет получаемых или производимых энергетических ресурсов; включение в государственные стандарты показателей энергоэффективности энергетического оборудования, приборов, материалов и т.п.; сочетание интересов всех участников энергосбережения. Стандартизация и нормирование параметров энергетического оборудования и внутренней среды помещений, показателей теплозащиты зданий и энергоэффективности строительных материалов, скорости транспортных средств и т.д. являются важным и уже практически используемым регулятором энергосбережения.

На государственном уровне впервые отмечена важная роль информационного обеспечения, образования и подготовки кадров в области энергосбережения. Без достоверной и своевременной информации невозможно составить эффективные программы по энергосбережению, определить его потенциал в отдельных сферах экономики, выбрать наиболее целесообразные методы его реализации и наиболее эффективные проектные решения, задействовать такой важный фактор экономии энергоносителей как поведенческий.

Достижением ФЗЭ стало разграничение функций в области энергосбережения между Российской Федерацией и ее субъектами. В ведении федеральных органов находятся общенациональные вопросы эффективного использования ТЭР. Деятельность регионов в сфере энергосбережения не ограничена, они самостоятельно решают вопросы, обеспечивая реализацию полномочий Российской Федерации в этой сфере. К совместному ведению Российской Федерации и ее субъектов относится часть вопросов межрегионального характера.

Между тем следует отметить, что ФЗЭ во многом носит декларативный и поощрительный характер. Он не подкреплен соответствующими механизмами реализации, не предусматривает должных экономических стимулов и санкций, “…из 19 статей Закона…9 ссылаются на нормативные акты, часть из которых еще предстоит создать”[22]. ФЗЭ не дает общих рекомендаций по вопросам региональной политики. Он не стал юридическим основанием для начала работы по определенной схеме в области энергосбережения на местах, что вызывает необходимость разработки нормативно-правовой основы этой деятельности в каждом регионе.

Поскольку развитие народно-хозяйственного комплекса отдельного региона обусловлено, с одной стороны, территориальными условиями и особенностями, с другой – отраслевой спецификой, постольку политика энергосбережения в регионах определяется правовой базой субъектов Российской Федерации и концепциями в этой сфере всех отраслей экономики.

На региональном уровне в последние годы активизировалась законодательная и административная деятельность по регулированию энергосбережения. Так, по данным на 1999 г. в 22 регионах приняты законы об энергосбережении, в 34 они находятся на стадии принятия [14]. В регионах издаются постановления и разрабатываются программы в области энергосбережения, формируются фонды и органы управления этим процессом. Для совместной деятельности регионов и продвижения на места высокоэффективной энергосберегающей техники и технологий в субъектах Российской Федерации создаются центры по энергосбережению.

В отдельных сферах экономики в последние годы уделяется серьёзное внимание формированию нормативно-методической базы повышения энергоэффективности (прил. 2). Отраслевой принцип энергосбережения был положен в ФЦП “Энергосбережение России на 1998 – 2005 гг.”, включающую пять подпрограмм, в т.ч. в жилищно-коммунальном хозяйстве, в ТЭК, в энергоемких отраслях промышленности (прил. 2). Выделение именно этих сфер экономики в ФЦП объясняется наличием в них значительного потенциала энергосбережения, оценка которого дана в параграфе 2.1.

Для реализации этого потенциала при поддержке и непосредственном участии Минтопэнерго России разрабатываются: отраслевые программы по энергосбережению — в 26 федеральных министерствах приняты соответствующие программы, в 20 министерствах они еще на стадии разработки [14];

показатели, регулирующие эффективность энергопотребления, включаемые в состав ГОСТов; концепция развития промышленной базы по производству приборов учета и контроля расхода энергии и т.п.

Строительный комплекс и ЖКХ. Изменение приоритетов в энергетической стратегии России способствовало и активизации энергосбережения в строительстве. Ведущая роль в этом в рассматриваемых отраслях принадлежит Госстрою РФ, издавшему ряд постановлений в области энергосбережения в строительстве и жилищно-коммунальном хозяйстве, в частности — это “Основные направления реконструкции и капитального ремонта жилых зданий”, “Об экономии энергоресурсов при проектировании и строительстве”, “О теплозащите строящихся зданий и сооружений” (прил. 2). В последние годы приняты “Основные направления и механизм энергоресурсосбережения в жилищно-коммунальном хозяйстве Российской Федерации”, Государственная программа “Жилище”; Федеральная подпрограмма “Структурная перестройка производственной базы строительства на 1998 2000 гг.”, программа “Малая энергетика городов и поселков России” (прил. 2) и т.д.

Узловыми точками снижения энергопотребления в ЖКХ и строительстве в отмеченных документах являются: структурная перестройка в строительной отрасли; использование достижений научно-технического прогресса при проектировании, строительстве и эксплуатации зданий, при производстве энергосберегающих строительных материалов, конструкций и оборудования; повышение теплозащитных качеств ограждающих конструкций зданий; стимулирование экономии энергоносителей населением; применение возобновляемых источников энергии.

Согласно существующей в России практике проектирования и строительства строительные нормы и правила (СНиП) являются обязательными для исполнения всеми организациями, поэтому важной вехой в решении проблемы энергосбережения в зданиях стали “Изменения № 3 и 4” к СНиП II-3-79* “Строительная теплотехника”. Согласно последней редакции этих норм более чем в 3 раза повысились теплотехнические требования к наружным ограждающим конструкциям отапливаемых зданий и сооружений при их строительстве и реконструкции. Это в перспективе может привести к снижению энергопотребления при последующей эксплуатации этих объектов до 40 % по сравнению с существующим строительным фондом.

В итоге отметим, что федеральная нормативно-законодательная база, с одной стороны, является стержнем энергосберегающей политики и может устанавливать рамочные условия для всего спектра факторов, влияющих на энергосбережение. С другой — недостаточная результативность общероссийских законов, постановлений и программ тормозит реализацию мер по экономии топлива и энергии на местах. Регионализация энергосбережения дает возможность учитывать местные условия и интересы территорий, но добавляет административным структурам субъектов Федерации к энергетическим проблемам (п. 1.4) ряд законотворческих, организационных, экономических и других проблем в условиях недостатка информации и высокопрофессиональных кадров в области энергосбережения.

1.4. Узловые энергетические проблемы территорий Децентрализация экономических и структурных процессов в стране привела к формированию самостоятельных субъектов регионального энергетического рынка при сохранении определяющего влияния федеральных структур.

Однако региональный энергетический рынок не приобрел устойчивого характера, вследствие чего ТЭК носит все больше компенсационный характер, что выражается в увеличении энергетических проблем. Основные из этих проблем, рассмотренные в работах [3; 19; 20; 27; 28; 33; 39; 44; 50], включают:

• негативные тенденции в топливно-энергетическом комплексе;

• критическую ситуацию в системах теплоснабжения;

• загрязнение окружающей среды объектами энергетики.

1.4.1. Негативные тенденции в топливно-энергетическом комплексе ТЭК сегодня удовлетворительно обеспечивает потребности экономики России в топливе и энергии. Однако уменьшение производства энергоресурсов на фоне других негативных процессов в энергетике, экономического кризиса и высокой энергоемкости народного хозяйства может существенно снизить энергетическую безопасность страны на этапе выхода ее экономики из кризиса.

Энергоснабжающие системы страны функционально объединяют в единую общеэнергетическую систему отрасли: топливную (нефтяную, нефтеперерабатывающую, газовую и угольную промышленность), электроэнергетику, ядерную энергетику [15]. Современное состояние и возможности развития этих отраслей существенно различаются. За время экономических реформ добыча топлива в России существенно снизилась. Так, добыча нефти и природного газа в 1999 г. относительно 1990 г. составляла 59 %, угля — 631. В нефтяной промышленности отмечается наиболее тревожное положение из-за сокращения и качественного ухудшения сырьевой базы, снижения коэффициента извлечения нефти. С 1994 г. объемы добычи нефти компенсировались приростом запасов не более чем на 70 %. Доля трудноизвлекаемых запасов с низким дебитом скважин (менее 10 т/сут) составляет 55 – 60 % и продолжает расти. Средний запас нефти на уникальных месторождениях Западной Сибири и Урало-Поволжской нефтегазоносной провинции неуклонно снижается. При этом в последние годы не было открыто ни одного крупного высокопродуктивного месторождения. Из нефтеносных пластов, разрабатываемых с применением традиционных технологий, извлекается не более 25 – 40 % содержащейся в них нефти [29; 44].

В нефтеперерабатывающей промышленности более 80 % технологических установок морально устарели. Отрасль остро нуждается в реконструкции.

Глубина переработки нефти не превышает 65 %, в то время как в промышленно развитых странах величина этого показателя составляет 85 – 90 % [44]. По этой причине продукция отечественных нефтеперерабатывающих заводов неконкурентоспособна на мировом рынке.

В газодобывающей промышленности ситуация менее тревожная. С 1997 г. непрерывно повышается доля газа в энергетическом балансе страны, растет его добыча. В то же время большинство уникальных месторождений вступили или в ближайшем будущем вступят в этап падающей добычи. Сегодня имеются возможности нарастить производство газа на Ямбургском месторождении, открыты крупнейшие месторождения на шельфах Баренцева, Охотского и КарРоссийский статистический ежегодник: Стат.сб. — М.: Госкомстат, 2000. – С. 320.

ского морей и др. Однако для их освоения потребуются значительные заемные средства, так как предполагается, что замыкающие затраты на природный газ увеличатся к 2005 г. в 2,5 – 3 раза [36].

Угольная промышленность России располагает достаточной сырьевой базой. Негативная роль в этой сфере энергетики принадлежит четырем взаимосвязанным факторам: выходу из строя производственных мощностей, обусловленному старением шахтного фонда и закрытием убыточных шахт и разрезов;

резкому увеличению железнодорожных тарифов, что сделало уголь практически местным топливом; снижению платежеспособного спроса потребителей;

низкому техническому уровню применяемых транспортных средств и оборудования, в результате чего производительность труда при шахтной добыче угля в России примерно в пять раз ниже, чем в США [44].

Основой электроэнергетики России на ближайшие 20 лет останутся тепловые электростанции. Объем производства энергии соответствует в настоящее время ее спросу в народном хозяйстве. С учётом сложной ситуации в топливодобывающих отраслях и ожидаемого роста спроса на электрическую энергию (рост составит 21 – 35 % в период до 2010 г и 40 – 80 % — до 2020 г.) обеспечение электростанций топливом становится одной из сложных проблем в энергетике. Кроме того, для поддержания производственного потенциала электроэнергетической отрасли и компенсации выбывающих мощностей требуется ежегодно вводить до 5 – 6 млн кВт, а после 2005 г. — не менее 7 – 8 млн кВт. В настоящее время ввод новых мощностей не превышает 1 – 2 млн кВт [29; 44].

Неотложной задачей отрасли является развитие и совершенствование систем теплоснабжения страны.

В атомной энергетике основная задача — строительство новых АЭС и обеспечение их безопасности и надежности. Намечается введение в строй в 2000 – 2010 гг. 5 ГВт атомных энергоблоков (двух блоков на Ростовской АЭС и по одному — на Калининской, Курской и Балаковской станциях) и новое строительство 5,8 ГВт атомных энергоблоков.

В целом для энергетики негативные факторы воспроизводства ТЭР усугубляются высокой степенью износа энергетического оборудования на фоне неблагоприятного инвестиционного климата в стране. По оценкам экспертов, физический износ оборудования составляет: в газовой промышленности более 33 % производственных фондов; в электроэнергетике и нефтедобыче — 50; в угольной промышленности — почти 60; в нефтепереработке — около 80. Мировому уровню в топливодобывающих отраслях России отвечает не более 15 % оборудования [44]. Кардинально изменить ситуацию в ТЭК сегодня не представляется возможным, так как капиталообразующие инвестиции за годы реформ в России сократились почти в 5 раз14.

Имеет место ухудшение технико-экономических показателей деятельности энергетики в целом. Это проявляется в опережающем росте цен на энергоДулич В.А. Восстановление и развитие реального сектора экономики требует крупномасштабных инвестиций // Промышленное и гражданское строительство. 1999. № 2. С. 21– ресурсы, в увеличении численности занятого в ТЭК персонала, в снижении производительности труда в отраслях энергетики (табл. 1). Повышаются уровни энергетических потерь, полезный отпуск энергии составляет менее 40 % [20]. Уровень заработной платы персонала в отрасли растет за счет повышения тарифов на энергию, в то время как, например, в Венгрии, в Великобритании основными факторами увеличения абсолютного размера заработной платы является рост физического объема производства [43].

Основные показатели деятельности отраслей промышленности в России В том числе:

Источник: Российский экономический журнал. 2000. № 2. С. 17 28.

Примечание: ВП – выпуск продукции; ЧППП – численность промышленнопроизводственного персонала; ПТ – производительность труда.

В Дальневосточном экономическом районе ТЭК является главным звеном в экономике регионов. Это можно объяснить, с одной стороны, суровыми климатическими условиями, с другой — энергоемкой структурой промышленного производства, сформированной в дореформенный период развития народного хозяйства и рассчитанной на широкое взаимодействие с энергоизбыточными территориями Дальнего Востока и Сибири.

Выявленные ресурсы первичной энергии в регионе способны обеспечить производство первичных и преобразованных энергоносителей, превышающих максимальные уровни внутреннего энергопотребления: по углю — в 830 раз, нефти — 35, природному газу — 785, гидроэнергии — 90, суммарным ресурсам — 380 раз [47]. Однако ресурсные возможности природной энергии на Дальнем Востоке в значительной мере носят потенциальный характер, что вызвано размещением их в суровых, наименее освоенных и труднодоступных районах. Современные экономические условия и резкое сокращение капитальных вложений (объем инвестиций в ТЭК ДВ в 1997 г. уменьшился по сравнению с инвестициями конца 80-х гг. примерно в 8—10 раз [19]) не позволяют ожидать фронтального наступления на недостаточно освоенные территории и резкого увеличения добычи и производства энергоносителей в регионе. Главной задачей становится сохранение и укрепление существующей энергетической базы.

Анализ статистических показателей и данных Регионального управления (РУ) “Севвостокэнергонадзора” показал, что для энергетики Дальнего Востока характерны следующие проблемы:

• неблагоприятная структура топливно-энергетического баланса, которая основана на потреблении 71 % угля и 8 % природного газа, в европейских районах России доля природного газа составляет более 70 – 80 % [44; 45. Т.

• высокая транспортная составляющая в тарифах на энергоносители — 53 % стоимости топлива;

• рост коммерческих потерь в структуре потребления электроэнергии в сетях общего пользования, а также потерь тепловой энергии. Наибольший рост потерь в 2000 г. по сравнению с предыдущим годом отмечался в ОАО “Камчатскэнерго” — на 31,9 %, в ОАО “Сахалинэнерго” — на 28,6 %. Увеличился технологический расход энергии на передачу электроэнергии в сеть на • использование непроектного топлива на ТЭЦ, снижение эффективности его использования и низкий уровень эксплуатации энергетического оборудования;

• физический износ энергетического оборудования и тепловых сетей до 60 – 70 %, неудовлетворительное состояние и несвоевременное восстановление теплоизоляции трубопроводов, наличие утечек пара и воды;

• недостаточная надежность электро- и топливоснабжения вследствие нестабильных поставок топлива и незначительного ввода энергетических мощностей взамен изношенных;

• слабое государственное финансирование ТЭК, снижение оборотных средств на предприятиях энергетики;

• ухудшение технико-экономических показателей деятельности энергетики;

• неплатежи за потребленные топливо и энергию.

Эффективность использования энергии на Дальнем Востоке, по оценкам экспертов, на 15 – 20 % ниже, чем в среднем по России, и на 40 – 45 % ниже чем в США. Во всех отраслях народного хозяйства сформировался значительный потенциал энергосбережения, составляющий 40 –45 % от суммарного энергопотребления. При реализации имеющегося теоретического потенциала энергосбережения во всех сферах экономики Дальний Восток длительное время мог бы развиваться без прироста душевого энергопотребления [33].

В заключение следует отметить, что ТЭК играет особую роль в обеспечении устойчивого развития экономики, в решении социальных и экологических проблем, экономическом и политическом взаимодействии России с другими странами. Эта роль еще более увеличилась в период реформирования экономики страны, когда достаточно четко проявилась возможность энергетики не только ускорять, но и тормозить экономическое развитие страны. Производство в отраслях энергетики низкое по техническому и высокое по затратному уровню имеет возможность вызывать инфляцию. Высокие цены на топливо и энергию способствуют росту энергетической составляющей в промышленной продукции, что обусловливает снижение конкурентоспособности отечественной продукции на внутреннем и внешнем рынках. Повышение стоимости единицы энергетической продукции увеличивает на 5–6 рублей цены на конечную продукцию за счет цепных производственных связей [13].

Для удовлетворения спроса на энергетические ресурсы требуется освоение все более капиталоемких способов их добычи и производства, новых технологий их преобразования, транспортирования и использования. В этих условиях рост внутреннего спроса на энергетические ресурсы может поставить под сомнение надежность энергоснабжения в ряде регионов. Стратегия энергосбережения при этом является приоритетным направлением снижения нагрузки на энергосистему, а следовательно, и повышения энергетической безопасности территорий.

Наиболее запущенной сферой энергетики России как в техническом и экономическом плане, так и с позиции экологии является теплоснабжение.

1.4.2. Критическое состояние систем теплоснабжения В связи с переходом на новые условия хозяйствования, с появлением различных форм собственности, с отказом от централизованного финансирования систем теплоснабжения и объектов теплового хозяйства проблема выявления негативных составляющих функционирования и развития систем теплоснабжения приобретает особую значимость для регионов.

Характеризуя систему теплоснабжения городов России, следует заметить, что до 70 % тепловой энергии производится в системах централизованного теплоснабжения (на ТЭЦ в комбинированном цикле и в котельных), 15 % — в децентрализованных системах, к которым условно отнесены системы мощностью менее 20 Гкал/ч, еще 15 % — индивидуальными котельными и теплогенераторами. Теплоснабжение является самой топливоемкой структурой энергетического сектора России. В нем расходуется более 400 млн т у.т. в год, или 44 % от общего их потребления в стране [26].

Небольшие котельные, оснащенные, в основном, технически устаревшим оборудованием, и индивидуальные отопительные установки, как правило, неэкономичны по использованию топлива и редко составляют конкуренцию системам централизованного теплоснабжения (СЦТ). Высокая эффективность обеспечения потребителей тепловой энергией от СЦТ достигается за счет высоких технико-экономических характеристик выработки тепла комбинированным способом, при котором экономится около 20 млн т у.т. в год [39]. Однако ряд нижеперечисленных причин снижает преимущества централизованного теплоснабжения:

1. Техническая оснащенность систем теплоснабжения и технологические решения при строительстве тепловых сетей соответствуют мировому уровню 1960 г., при этом резко увеличились радиусы теплоснабжения и диаметры труб [44], а также износ наружных трубопроводов, достигающий в настоящее время 60 70 % [1].

2. Качество металла теплопроводов, теплоизоляция, запорная и регулировочная арматура и т.п. значительно уступают зарубежным аналогам. Из-за низкого качества теплоизоляции трубопроводов теряется по различным оценкам от 15 до 20 % тепла, 10 15 % потерь связано с утечкой воды и потерями тепла через свищи и трещины в трубопроводах [2; 39; 11]. При нормативном сроке эксплуатации трубопроводов в 25 лет фактическая их долговечность составляет 12 15 лет [39]. При этом вместо ежегодной замены 5 % тепловых сетей меняется 1 2 %, что способствует увеличению количества аварий и повреждений [1], составляющих по данным “Роскоммунэнерго” до повреждений в год на каждые 100 км тепловых сетей [39].

3. Современное отечественное оборудование крупных ТЭЦ соответствует среднему уровню зарубежной техники 80-х гг., вследствие чего оно подвержено высокой степени аварийности.

4. Качество поставляемого топлива зачастую не соответствует системам его сжигания, что приводит к снижению КПД котлов.

5. На действующих угольных ТЭЦ отсутствуют системы очистки выбросов газов, а эффективность улавливания твердых частиц зачастую недостаточна.

Кроме того, свыше 90 % систем централизованного теплоснабжения выполнено в России по открытой схеме без использования теплообменников (в частности, в Финляндии доля закрытых систем теплоснабжения составляет свыше 95 %) [27]. Такие системы, не имеющие узлов учета и приборов регулирования, сложены таким образом, что трудно решить эти вопросы энергосбережения в инженерном плане. Вследствие несовершенства систем отопления в весенний и осенний периоды для обеспечения нормативного уровня подогрева воды для горячего водоснабжения приходится поддерживать на ТЭЦ повышенный температурный режим. При этом жители вынуждены открывать окна и двери для охлаждения помещений.

Централизованное теплоснабжение на современном этапе находится в критическом состоянии и остается совершенно нескоординированным в силу своей разобщенности. Оно в отличие от других отраслей ТЭК представлено сегодня в виде разрозненных звеньев, не имеющих единой технической, структурно-инвестиционной, экономической и организационной политики. Муниципальные системы теплоснабжения в сфере децентрализованного теплоснабжения по существу предоставлены сами себе. Осложняет прогнозирование развития теплоснабжения то, что официальными органами не ведется разработка сводного теплового баланса страны. В результате ряд направлений производства и использования тепловой энергии не оценивается энергетически и экономически.

Все отмеченное подрывает надежность теплоснабжения и “может обернуться гуманитарной катастрофой при наступлении заметно холодной зимы” [26]. В некоторых регионах страны, в частности Приморском крае и Камчатской области, уже известны негативные последствия нестабильной работы электроэнергетики и систем теплоснабжения.

Учитывая громадную социальную значимость теплового хозяйства и его топливоемкость, можно сказать, что результативность энергосбережения в этом секторе энергетики влияет не только на снижение издержек в промышленности, жилищно-коммунальном и сельском хозяйстве, но и может стать мощным рычагом подъема экономики территорий и страны в целом. В то же время проведение целенаправленной энергосберегающей политики во всех сферах народного хозяйства является основным инструментом снижения спроса на топливо и энергию, укрепления производственной базы ТЭК в условиях неблагоприятного инвестиционного климата, повышения благосостояния населения и оздоровления окружающей среды.

1.4.3. Экологические проблемы, обусловленные энергетическими Из множества экологических проблем выработка электрической и тепловой энергии, которая требуют сжигания колоссального количества органического топлива с выделением в окружающее пространство вредных веществ и отходов производства, представляет особую опасность. Несмотря на падение объемов промышленного производства в сравнении с началом 1990 г., выбросы загрязняющих веществ от стационарных источников продолжают увеличиваться.

По различным оценкам воздействие энергоснабжающих и энергопотребляющих объектов на окружающую среду даёт до 80 % всех видов её загрязнения. На долю ТЭК приходится около 48 % выбросов вредных веществ в атмосферу, до 36 % сточных вод, свыше 30 % твердых отходов, а также происходит до 70 % ежегодного нарушения земель. Экологический компонент составляет 25 % затрат в системах обеспечения нефтепродуктами, около 40 % при выработке электроэнергии на угольных ТЭС, а также АЭС [3; 51].

В основном совпадают точки зрения ученых и об определяющей роли энергетики в создании парникового эффекта и усилении тенденции к потеплению климата, что грозит природными бедствиями. Степень загрязнения биосферы ТЭС изменяется в зависимости от структуры топлива. Согласно данным [51], приведенным в табл. 2, максимальное загрязнение окружающей среды наблюдается при использовании в качестве топлива на ТЭС угля, минимальное — при потреблении газа.

Годовые расходы топлива в России и выбросы ТЭС на органическом топливе, т Кроме того, негативное воздействие на организм человека оказывает интенсивное электромагнитное излучение, приводящее к изменениям в тонких клеточных, молекулярных, биологических структурах, в лимфацитарной системе крови, скорости обменных процессов и к более серьезным нарушениям [50].

Исследуя состояние проблемы влияния энергетических объектов на загрязнение окружающей среды ДВ, следует отметить, что основными источниками массированных атмосферных выбросов и крупнотоннажных твердых отходов являются теплоэлектроцентрали.

Доминирующим топливом для ТЭЦ является уголь. Технология сжигания угля традиционная пылеугольная с довольно невысокими энергетическими и особенно экологическими характеристиками. При этом на ТЭС ДВ часто отсутствуют установки по улавливанию окислов азота, серы и диоксида углерода. С каждым годом возрастает количество автономных котельных, наносящих ущерб основным компонентам биосферы, народному хозяйству и населению.

По данным РУ “Севвостокэнергонадзора” увеличение выработки электроэнергии в 2000 г. по сравнению с 1999 г. привело к росту выбросов в атмосферу энергопредприятиями в ряде регионов: Камчатская область на 193 т; Сахалинская область на 425,6 т; Республика Саха на 141 т; Хабаровский край на 1441,1 тыс. т, в т.ч. золы твердого топлива на 3,3 тыс. т; окислов азота на 712, тыс. т; двуокиси углерода на 1476,5 тыс. т. Сокращение выбросов в атмосферу и сбросов стоков в водоемы за указанный период на территориях связано с установкой золоулавливающего оборудования на котлах Благовещенской ТЭЦ и Райчихинской ГРЭС, восстановлением станции биологической очистки Охинской ТЭЦ, а также с падением производства энергии в некоторых регионах.

В целом экологическая обстановка в ряде регионов ДВ остается неблагополучной: медико-демографические показатели, характеризующие состояние здоровья населения, имеют негативную тенденцию. Повысить качество окружающей среды путем снижения выбросов загрязняющих веществ объектами энергетики возможно различными техническими мерами. Приоритетными направлениями являются замещение одного вида топлива на другое с меньшим содержанием вредных веществ и энергосбережение.

Кардинальные изменения могут быть достигнуты интенсификацией энергосбережения, поскольку экономия одной тонны условного топлива уменьшает необходимость прироста добычи или производства топливно-энергетических ресурсов на 1,3 1,4 т у.т. [35].

2. ПОТЕНЦИАЛ ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ В ЭКОНОМИКЕ РОССИИ

2.1. Потенциал энергосбережения: структура и цели его извлечения Экономическая оценка и учет потенциала энергосбережения в регионах являются важнейшими составляющими стратегии повышения эффективности использования энергии. От достоверности оценки потенциала энергосбережения и его структуры зависит обоснованность принятия управленческих решений на всех иерархических уровнях управления этим процессом — от здания и цеха до отрасли и регионального хозяйства в целом.

Для оценки результатов энергосбережения используют как технические, так и экономические показатели. Обобщающими показателями принято считать энергоемкость валового внутреннего продукта Ээ (для регионов — энергоемкость валового регионального продукта VВРП) и удельное потребление ТЭР на душу населения УЭ, которые определяются по формулам [15] где Э – объем потребленной энергии при производстве продукции в народном хозяйстве, т у.т. (т н.э.);

VВВП – валовой внутренний продукт, млн руб., (для регионов VВРП — валовой региональный продукт);

Ч – численность населения на определенной территории, млн чел.

Энергоемкость продукции в России, как следует из приведенных в табл. данных, существенно выше, чем в странах Западной Европы, США и Японии.

Можно ожидать, что при сложившихся механизмах хозяйствования энергоемкость национальной экономики будет и дальше возрастать. Это свидетельствует о весьма значительных резервах энергосбережения в отечественной экономике.

Энерго- и электроемкость экономики ряда стран [31] Проводя энергосберегающие мероприятия, важно понимать степень их воздействия на изменение энергоэффективности выбранного объекта. Такую функцию в экономической теории управления выполняет учет потенциала энергосбережения.

Потенциал энергосбережения (ПОТЭР) представляет собой эффект между запланированным или реально достигнутым минимальным уровнем энергопотребления в отечественной или зарубежной практике и фактическими показателями. ПОТЭР является постоянно присутствующей экономической категорией, так как существует всегда как результат технического прогресса и изменения его структуры и не может быть реализован одномоментно в связи с постоянным наличием временного лага между появлением инноваций и их реализацией. Исходя из этого выделяют следующие виды потенциала энергосбережения [20]:

• теоретический — максимально возможная экономия энергоресурсов при полном использовании всех энергосберегающих мероприятий и технологий, известных на данный момент времени;

• экономически целесообразный — часть теоретического ПОТЭР, реализация которого обеспечивает экономию затрат в национальной экономике. То есть стоимость мероприятий по энергосбережению оказывается меньше, чем вложения в добычу и доставку эквивалентного количества энергоресурсов;

• ожидаемый (фактический) — часть экономически целесообразного ПОТЭР, фактически достигнутого в данном периоде за счет усилий и заинтересованности потребителей в осуществлении энергосберегающих мероприятий.

Согласно исследованиям [25, 12, 20], ПОТЭР имеет множество разновидностей, в т.ч. по методам достижения экономии энергии, видам и этапам движения энергоносителей, отраслям экономики региона, территориальному признаку.

По методам достижения экономии энергии выделяют такие виды ПОТЭР, как:

• технологический — нереализованные возможности по снижению удельного расхода и потерь энергии вследствие прогнозируемых изменений технологической структуры производства;

• организационный— нереализованные возможности способов и методов управления ростом эффективности производства и потребления энергоресурсов;

• поведенческий — определяется мерой осознания актуальности проблемы энергосбережения всеми лицами, принимающими решения, — от государственных деятелей до отдельных домовладельцев.

Как правило, при учете и прогнозировании резервов энергосбережения в различных сферах экономики определяют организационно-технологический ПОТЭР. В основных положениях энергетической стратегии России этот потенциал определяется в объеме 360 – 430 млн т у.т. Реализация освоенных в отечественной (нижние значения в табл. 4) и мировой практике (верхние значения в табл. 4) организационных и технологических мер по экономии энергоресурсов позволит уменьшить их расход на 40 – 48 % [29].

Учет ПОТЭР по видам энергоносителей позволяет сформировать рациональную с точки зрения экономической целесообразности структуру энергопроизводства в данном регионе.

Учет ПОТЭР по этапам движения энергоносителей дает возможность выявить уровень потерь энергии на всех стадиях ТЭБ (рис. 1) и определить слабые места в организации и техническом обеспечении систем воспроизводства энергоносителей.

Потенциал организационно-технологического энергосбережения энергетический комплекс, всего В том числе:

теплоснабжение строительство сектор Учет ПОТЭР по отраслям регионального хозяйства предоставляет возможность оценивать общий уровень энергоемкости продукции каждой из них и осуществлять межотраслевое регулирование пропорций народнохозяйственного комплекса территорий с точки зрения сохранения энергии. Согласно экспертным оценкам, около одной трети потенциала энергосбережения сосредоточено в отраслях ТЭК, вторая треть — в остальных отраслях промышленности и строительстве, свыше четверти — в коммунально-бытовом секторе, 6 – 7 % — на транспорте и 3 % — в сельском хозяйстве [29].

Учет ПОТЭР по территориальному признаку содействует решению задач рационального пространственного распределения энергоресурсов и оптимального размещения автономных и нетрадиционных источников энергии.

Таким образом, осуществление комплексного учета ПОТЭР по различным видам энергосбережения дает возможность региональным органам управления выбирать наиболее эффективные направления реализации этого потенциала и аккумулировать финансовые средства для его извлечения.

2.2. Основные направления реализации резервов Любая территориальная единица, как правило, представляет собой разомкнутую (открытую) хозяйственную систему и поддерживает многочисленные пересекающиеся связи между поселениями различного уровня, регионами, а также между предприятиями и организациями различных отраслей. Уровень этих связей и энергопотребления в каждом из объектов территории определяет резервы энергосбережения. Сбережение топлива и энергии, следовательно, имеет сложный многофакторный и межотраслевой характер и может быть реализовано территориальными и отраслевыми методами, дающими максимальный народно-хозяйственный эффект.

Эффект энергосбережения представляет собой разность затрат, необходимых на добычу (производство) и доставку энергоресурсов к потребителю, и расходов на осуществление энергосберегающих мероприятий, отнесенную к единице сэкономленной энергии. При затратах на энергосбережение меньших, чем затраты на добычу, производство и доставку энергоресурсов до конечных потребителей, имеет место абсолютная экономическая эффективность энергосберегающих мероприятий.

Поскольку, как было отмечено ранее, извлечение ПОТЭР должно осуществляться на всех этапах жизненного цикла энергоресурсов — на этапах добычи, производства, преобразования, транспортирования и потребления (рис. 1), постольку можно выделить два основных направления политики энергосбережения. Первое направление включает меры по экономии ТЭР в энергетическом хозяйстве страны, второе — по сбережению энергоносителей у потребителей. В качестве основных потребителей в регионах выступают: промышленность, транспорт, сельское хозяйство, строительство, жилищно-коммунальное хозяйство.

На нужды промышленности расходуется около 60 % всех ТЭР. Наиболее энергоемкими являются электроэнергетика, черная и цветная металлургия, топливная, химическая и нефтехимическая сферы экономики, промышленность строительных материалов [36]. Именно в этих отраслях меры по энергосбережению могут дать существенный эффект.

Объем потерь топлива и энергии в энергетическом хозяйстве зависит от ряда технических и структурных факторов, в частности от доли включенной в энергобаланс гидро- и ядерной энергии, структуры топлива, идущего на выработку электроэнергии, электрофикации производства и т.д. Снижение потерь энергоресурсов по стадиям воспроизводства ТЭР (табл. 5) на современном уровне развития науки и техники может дать более полумиллиарда т у.т. теоретического потенциала энергосбережения.

Направления энергосбережения на стадиях воспроизводства ТЭР Добыча, хранение Повышение отдачи практически невозобновляемых источников первичной энергии (снижение количества энергоносителей, не извлеченных при эксплуатации запасов). Снижение энергопотребления в процессе добычи, уменьшение прямых потерь энергоресурсов при Первичная перера- Снижение энергопотребления в установках первичной переработки, ботка, обогащение, повышение их КПД, сокращение технологических потерь при перхранение вичной переработке и хранении Преобразование Снижение энергопотребления в процессе преобразования, повышение КПД энергетического оборудования, уменьшение количества преобразований, сокращение потерь при образовании, использование Транспортировка, Снижение прямых потерь, повышение прочности трубопроводов, распределение уменьшение энергопотребления транспортными средствами, улучшение тепловой изоляции теплотрасс и уменьшение их протяженности, повышение эффективности распределения электрической энергии Потребление на ну- Сокращение потребности в энергии, использование достижений жды энергетики, НТП, структурные сдвиги в технологических процессах или в целом хранение в народном хозяйстве, замена одних ТЭР другими, вовлечение в хозяйственный оборот возобновляемых источников энергии Источник: [12; 13; 14; 15; 20; 22; 33; 36; 48].

Меры по энергосбережению у потребителей энергии снижают спрос на энергоресурсы и нагрузку на ТЭК, а также могут создавать мультипликативный эффект. Например, каждая тонна условного топлива, сбереженная конечными потребителями, “дополняется” 0,1 т у.т. в энергетике в связи с отпавшей необходимостью ее добывать, облагораживать, транспортировать, хранить и т.д.

[12].

Эффект энергосбережения в промышленности достигается прежде всего за счет осуществления двух групп мероприятий [12; 14; 23; 31; 36; 48; 52,]:

1. Снижения прямого расточительства ТЭР и сокращения их потерь;

2. Внедрения достижений научно-технического прогресса, оказывающих непосредственное влияние на динамику удельного энергоснабжения и энергопотребления.

Первая группа имеет в большинстве случаев организационно-технический и поведенческий характер и позволяет снизить энергопотребление без дополнительных финансовых затрат или при незначительных и быстро окупаемых инвестициях. В зависимости от сферы приложения этой группы мероприятий в энергетическом цикле (см. рис. 1) они приводят либо к снижению спроса на энергоносители, либо к увеличению их предложения.

Вторая группа объединяет два блока факторов структурные и энерготехнологические, способные принимать форму конкретных техникотехнологических мероприятий, удобную для управления энергосбережением.

Действие структурных факторов вызывается изменением пропорций между элементами производительных сил с неодинаковой материалоемкостью, потребительскими свойствами и технологическими характеристиками, т.е. изменением:

• удельного веса продукции отраслей с различной энергоемкостью в общем объеме производства;

• расхода материалов и, следовательно, энергии на единицу конечного продукта;

• технологий различной энергоемкости в составе продукции;

• интенсивности использования основных производственных фондов (снижением расхода энергии на отопление и вентиляцию в расчете на конечный результат и т.п.).

Структурные факторы проявляются в активной и пассивной формах. Активная форма предполагает действия по изменению расхода энергоресурсов на единицу изделия в связи со снижением его материалоёмкости, переходом на новые технологии или вследствие прямой замены более энергоёмких видов продукции менее энергоёмкими и т.д. Пассивная форма проявляется в ускорении наращивания производства менее энергоёмкой продукции в общем её объеме, без каких-либо изменений удельной энергоёмкости [12].

Энерготехнологические факторы способствуют повышению эффективности производства и энергетического КПД оборудования, включая установки потребителей, и приводят к скачкообразному снижению удельных энергетических затрат. В результате применения принципиально новых технологий и техники, изменения структуры энергоносителей более рационально используется потенциал невозобновляемой природной энергии при производстве, транспортировании и потреблении. Особое место в этой группе факторов принадлежит вовлечению в хозяйственный оборот возобновляемых и вторичных источников энергии.

Следует заметить, что трудно определить четкую грань между эффектом энергосбережения вследствие воздействия структурных факторов или техникотехнологических усовершенствований. Тем не менее приводятся данные, что в странах Западной Европы за счет структурной перестройки экономики было обеспечено до 40 % всей экономии ТЭР, за счет ускоренного внедрения новаций — около 60 % [26; 52].

Методы по энергосбережению в различных отраслях экономики имеют свои специфические черты, обусловленные особенностями производства. Энергосбережение в строительстве может быть достигнуто в результате реализации следующих первоочередных мероприятий [7;10; 11; 18; 46; 28; 32; 38; 53]:

• использования строительных материалов с минимальными затратами энергии на производство и транспортировку;

• усовершенствования структуры материалов и конструкций, их прочностных и теплозащитных свойств;

• строительства малоэтажных домов и применения строительных технологий без тяжелых строительных машин и оборудования;

• рациональной организации строительных работ и сокращения сроков строительства;

• применения для строительства возобновляемых материалов с возможностью вторичного использования;

• перехода к энергосберегающему архитектурно-строительному проектированию и строительству зданий и сооружений;

• обучения энергосберегающим методам проектирования, строительства и образу жизни;

• применения возобновляемых источников энергии для энергообеспечения зданий и сооружений.

Основными объектами энергосбережения в жилищно-коммунальном хозяйстве являются эксплуатируемые здания, распределительные тепловые и энергетические сети. Наиболее важные проблемы, свойственные системам теплоснабжения в стране, были рассмотрены в параграфе 1.4.2.

В настоящее время можно говорить только о формировании начальных элементов организационно-технического механизма энергосбережения на объектах ЖКХ и о первом отечественном опыте реализации отдельных мероприятий по энергосбережению. В коммунально-бытовом секторе экономики сегодня получили применение некоторые организационные и инженерно-технические мероприятия, в частности [1; 2; 3; 11; 28]:

• повышение тепловой защиты эксплуатируемых зданий;

• внедрение приборного учета и регулирования потребления тепловой энергии, воды и газа в зданиях;

• модернизация внутренних и внешних систем тепло- и водоснабжения;

• оптимизация режима эксплуатации инженерных сетей и оборудования;

• использование нетрадиционных источников энергии.

Установка приборов учета на вводах сетей в жилые здания в ряде регионов показала, что фактическое потребление тепла и воды оказалось на 3060 % ниже расчетного. Это свидетельствует о том, что если предполагается, что население оплачивает 35 % стоимости тепла, то фактически этот показатель составляет по различным оценкам от 50 до 80 %. Наличие счетчиков газа в жилых домах позволяет снизить потребление природного газа в 2 раза [1; 2; 31].

В заключение следует отметить, что деятельность по энергосбережению во всех отраслях экономики еще не приобрела системного характера и столкнулась с комплексом нормативно-законодательных, экономических, технических, организационных и других проблем, решать которые необходимо в ближайшие годы.

2.3. Возобновляемые источники энергии: вероятные запасы, принципы По прогнозам экспертов все геологические запасы органического топлива на Земле будут исчерпаны к концу XXI века. Кроме того, традиционная энергетика служит причиной глобального экологического кризиса. Одним из резервов экономии невозобновляемых природных ресурсов может стать вовлечение в хозяйственный оборот возобновляемых энергоресурсов (ВЭР). Это направление особенно актуально для России, где около двух третей территории не охвачено централизованным энергоснабжением.

К природным возобновляемым источникам энергии ВИЭР (нетрадиционным) обычно относят ядерную, солнечную, ветровую, геотермальную, водородную, био- и гидроэнергию [4; 5; 7; 8; 36; 44; 46]. Технический потенциал ВИЭР во много раз превышает потенциал всех запасов топлива на планете и может обеспечить долгосрочную перспективу их использования (табл. 6).

Органическое топливо (геологические запасы) В том числе:

нефть Всего км) В том числе технический потенциал Гидроэнергия и малая энергетика Примечания: 1. В таблице приведены приближенные данные оценки потенциала ЭР.

Применение энергии солнца и ветра в качестве источников энергии в большой степени зависит от местных климатических условий и ландшафта территории. Основным методическим приемом оценки вероятности использования ВИЭР в качестве альтернативных источников энергии является составление карт местности с указанием необходимых энергетических характеристик климата (рис. 4; 5; 6).

Солнечная энергия. Наибольшими запасами возобновляемой энергии обладают солнечные лучи, но низкая концентрация солнечной энергии осложняет преобразование ее в другие виды энергии. Использование этого вида ВЭР для теплоснабжения может быть эффективным при годовом приходе солнечной радиации на территорию не менее 1200 кВтч/м2 и продолжительности солнечного сияния более 2000 часов [44].

Картограмма, изображенная на рис. 4, включает параметры, характеризующие плотность солнечного излучения по территории России. Значения этих параметров свидетельствуют о достаточном потенциале солнечной энергии в южной зоне страны от Владивостока до Черноморского побережья.

Практический интерес в архитектурно-строительном проектировании представляет энергетический показатель — приведенная солнечная облученность поверхности наружных ограждений, представляющая собой отношение общей облученности здания к сумме площадей наружной его оболочки. Этот показатель для России имеет максимальные значения в январе-феврале и сентябре-октябре на юге Дальнего Востока. В качестве примера укажем, что для г.

Уссурийска в феврале приведенная солнечная облученность поверхности наружных ограждений здания превосходит на 30 % аналогичный показатель для такого “солнечного” города, как Ташкент [7]. Это свидетельствует о больших возможностях использования тепла солнечной радиации для теплоснабжения зданий в холодный период года в этом регионе.

Энергия ветра. Учет элементов ветроэнергетики (ВЭК) и данных пространственно-временного распределения ветровых характеристик позволил выполнить районирование территории России по таким показателям [44], как скорость ветра (рис. 5) и суммарная годовая продолжительность “энергетического штиля” (рис. 6). “Энергетическим штилем” считается скорость ветра меньше минимальной рабочей скорости ветрового колеса, которая составляет 3 м/с.

Наиболее перспективными для развития ВЭК являются территории, средняя скорость на которых составляет 4 м/с и более, а время возможной эксплуатации 4 – 5 тыс. часов в год. Такие условия существуют на побережье северных и восточных морей, Тюменской области и в некоторых других регионах.

Для зоны восточных энергосистем и крупных административных районов Дальнего Востока авторами [31] рассчитан технически доступный и теоретический потенциал ветроэнергоресурсов при учете всего диапазона скоростей. Согласно этим расчетам, приведенным в табл. 7, наибольшая плотность ветровой энергии характерна для Сахалинской, Камчатской и Магаданской областей и Чукотского АО. На этих территориях с 1 км2 площади можно получить в среднем за год от 2,5 до 3,5 и более млн кВтч энергии.

Характеризуя потенциал ветровой энергии следует также заметить, что теоретические запасы ВЭР на уровне 10 м по всей территории России превышают современное энергопотребление в 200 раз, а технически возможное в раз [31].

Среднегодовые ветроэнергоресурсы на уровне 10 м над землей [31] административ- ско- Энергия Энергия ветро- Энергия Энергия ветроные территории рость ветрового вого потока по ветрового вого потока по Чукотский АО Геотермальная энергия может стать источником тепло- и электроснабжения в зданиях, а также обеспечить население горячей водой. В отличие от других ВЭР ГеоТЭС рентабельны уже сегодня. Важным их преимуществом является стабильная производительность, не зависящая от погодных условий.

Широкое применение геотермальная энергия получила в Японии, Исландии, США, Новой Зеландии. Россия по преобразованию геотермальной энергии в электрическую находится только на 14-м месте в мире [46].

Использование энергии волн, приливов и отливов, тепловой энергии морей и океанов практически повсеместно осложнено значительным удалением зон морского и океанического побережий от центров потребления энергоносителей.

Кроме того, насчитывается всего пять мест в мире и одно в России (побережье Белого моря), пригодных на современном этапе развития науки и техники для строительства приливных электростанций.

Недостаточное практическое применение получили в нашей стране нетрадиционные источники с использованием энергии биомассы и низкопотенциального тепла (тепла сточных вод, горячих газов и т.п.).

В целом для России нетрадиционные источники энергии еще не составляют достаточную конкуренцию органическим ТЭР. Тем не менее в ближайшие годы только в Дальневосточном федеральном округе планируется строительство: Мутновской ГеоТЭС в Камчатской области; ветроэлектростанций в семи районах Камчатской области и Корякском АО; малой ГЭС на реке Палана в Корякском АО; каскада ГЭС на р. Толмачева в Камчатской области [45].

3. СБЕРЕЖЕНИЕ ЭНЕРГИИ В ГОРОДСКОЙ СРЕДЕ: ФАКТОРЫ, ПУТИ

РЕАЛИЗАЦИИ

Учет природно-климатических условий в градостроительстве Со времен Древней Греции при проектировании и строительстве городов учитывалось разнообразие природно-климатических условий. За прошедший с этого момента период появлялись новые идеи о взаимосвязи внутренней среды здания и природной среды, менялись подходы к этой проблеме, проводились серьезные исследования по архитектурно-строительной климатологии, климатическому районированию, природно-климатической типологии. С середины 90-х гг., с начала интенсификации энергосбережения в строительстве, необходимость учета климатических факторов при планировке и застройке населенных пунктов усилилась.

Климатом местности называется характерный для нее в многолетнем разрезе режим погоды, обусловленный солнечной радиацией, характером подстилающей поверхности и связанной с ним циркуляцией атмосферы. Следовательно, формирование климата зависит от взаимодействия геофизических процессов глобального масштаба (солнечная радиация, теплооборот и влагооборот у земной поверхности, воздушная циркуляция и т.д.) с местными условиями и факторами географической среды (географическая широта, ландшафт территории, высота над уровнем моря, характер почвы и т.п.) [21].

Климат территории определяется двумя группами климатических характеристик:

1. Комплексными: радиационно-тепловым режимом, косыми дождями с ветром, тепловлажностным режимом, снего- и пылепереносом, климатическим районированием и т.п.;

2. Пофакторными: солнечной радиацией, ветром, осадками, температурой и влажностью воздуха.

Основные климатические характеристики, необходимые для архитектурно-строительного проектирования, приведены в СНиП 23-01-99 “Строительная климатология”.

В зависимости от обширности рассматриваемой территории выделяют разновидности климата: макроклимат, мезоклимат, микроклимат. Под макроклиматом понимается совокупность погодных условий, свойственных обширным территориям — регионам, зонам, географическим поясам. Мезоклимат определяется как климат конкретной местности (города), формирующийся под влиянием конкретной ландшафтной ситуации (рельеф, лес, водоемы) и градостроительных факторов (промышленная, жилая и культурно-бытовая застройка; улицы, площади, спортивные и игровые площадки). Микроклимат формируется вследствие влияния физических явлений, происходящих на отдельной площадке в непосредственной близости к почвенной поверхности, на высоте 1,5 – 2 м [21].

Климат разных территорий России значительно отличается по многим характеристикам. Многолетние наблюдения комплексного сочетания в пространстве средних значений температуры, относительной влажности и скорости ветра легли в основу климатического районирования, согласно которому Россия расположена в трех климатических районах (рис. 7). В пределах каждого климатического района к зданиям предъявляются определенные типологические требования (планировка квартир, ориентация, устройство входов и т.д.), учитывающие местные условия строительства.

Учет природно-климатических параметров и характеристик в градостроительстве выполняет двоякую роль, заключающуюся, с одной стороны, в максимальном смягчении отрицательного воздействия природы на человека, здания и сооружения, с другой — в использовании энергии возобновляемых источников для регулирования микроклимата в зданиях. При этом предполагается достижение главной цели — снижение затрат энергии на эксплуатацию зданий.

В каждом климатическом районе с этой целью используют различные конструктивные, архитектурно- и объемно-планировочные решения [7]. Рассмотрим некоторые из них.

В первом климатическом районе объемно-планировочные решения в зданиях отличаются максимальной компактностью, наружные ограждающие конструкции имеют высокие теплозащитные качества и низкую воздухопроницаемость.

Для условий этого района характерно возведение ширококорпусных зданий, уменьшение числа наружных входов, практически полное отсутствие открытых (летних) помещений. Особое внимание уделяется проектированию систем искусственного регулирования микроклимата: предусматривается центральное отопление повышенной мощности, побудительная приточновытяжная вентиляция с подогревом и увлажнением воздуха и др. Внутренняя среда помещений максимально изолирована от внешней. В селитебной и промышленной застройках используют способы эффективной ветрозащиты, теплые переходы между отдельными блоками зданий, а также предприятиями сферы услуг.

Здания, эксплуатируемые во втором климатическом районе, не подвергаются в течение длительного периода экстремальному воздействию очень низких температур, интенсивной солнечной радиации, сильному температурноветровому напору. Это обстоятельство приводит к тому, что при проектировании не в полной мере учитываются все климатические параметры, воздействующие на здание. В результате снижается энергетическая эффективность эксплуатируемых зданий.

В условиях умеренного климата целесообразно применять в зданиях компактные объемно-планировочные и энергосберегающие конструктивные решения. Предпочтительна широтная и меридиональная ориентация зданий. При архитектурно-строительном проектировании должен формироваться закрытый режим эксплуатации зданий, но при этом необходимо предусматривать возможность большей связи помещений с внешней средой, чем в первом климатическом районе. Такой принцип можно реализовать путем устройства в зданиях открытых веранд, лоджий, балконов.

В третьем климатическом районе предпочтение также отдается компактным объемно-планировочным решениям в зданиях. Однако в данной местности они устремлены на уменьшение как теплопотерь при понижении температуры воздуха и увеличении скорости ветра зимой, так и теплопоступлений в летний период. Наружные ограждающие конструкции зданий должны обладать не только достаточным сопротивлением теплопередаче, но и высокой тепловой инерцией. В таких конструкциях прослеживается более эффективное затухание высоких температур наружного воздуха, что уменьшает возможность перегрева помещений в жаркий период года.

В рассматриваемом климатическом районе широкое применение находят многосекционные, коридорные, галерейно-секционные типы жилых домов, в которых рекомендуется создавать благоприятные условия для аэрации помещений. На территориях застройки предусматривают методы аэрации и затенения, обеспечивающие снижение нагревания конструкций зданий и прилегающих к ним участков земли.

Климатическое районирование позволяет получить обобщенные данные по климату достаточно большой территории. Однако любые градостроительные мероприятия оказывают воздействие на изменение первоначального мезо- и микроклимата на строительном участке. В частности, температура воздуха в городской застройке обычно на 2 – 3 °С выше, чем за ее пределами [7]. Это изменение является неизбежным явлением и связано с различными затратами энергоресурсов. Исходя из этого создание необходимых климатических параметров в застройке должно быть и целенаправленным. Главная роль в этом принадлежит архитектору, который должен знать факторы, влияющие на формирование микроклимата, и уметь изменять это влияние в зависимости от поставленных задач.

На формирование мезо- и микроклимата территории влияют, прежде всего, градостроительные решения в сочетании с такими климатическими характеристиками, как направление доминирующего ветра, косые осадки, продолжительность инсоляции, характер затенения солнечной радиации рядом расположенными зданиями, топография и ландшафт городской застройки. Воздействие этих климатических характеристик в создаваемой искусственной среде поддается позитивному изменению с помощью архитектурно-планировочных приемов. С позиции энергосбережения в застройке могут быть использованы следующие градостроительные решения [7; 8; 11; 49]:

• рациональная ориентация зданий по сторонам горизонта. В целях использования теплоты солнечной радиации для обогрева зданий зимой и избежания их перегрева летом предпочтительна ориентация зданий на юге широтная, на севере — меридиональная. Переход от одной ориентации к другой приходится на широту, где продолжительность отопительного периода составляет около 200 суток;

• энергоэффективное зонирование территории застройки;

• соответствующее взаиморасположение зданий и сооружений;

• ликвидация сквозных ветрообразующих пространств и организация замкнутых дворовых и внутриквартальных территорий;

• использование специальных ветроломных щитов в виде лесонасаждений, что дает возможность снизить скорость ветра на 40 – 60 %. Уменьшение скорости ветра в зоне застройки планировочными средствами в 2 раза позволяет сократить в 2 – 3 раза долю потерь тепла зданиями за счет снижения инфильтрации;

• рациональное зонирование застройки по этажности, что способствует снижению обдуваемости отдельных частей и здания в целом. Скорость ветра возрастает с высотой, следовательно, значительное количество теплоты под воздействием этого фактора теряют многоэтажные здания.

Климатические условия территории России таковы, что требуют значительных затрат энергии на поддержание внутреннего микроклимата при эксплуатации зданий и сооружений. Снижение этих затрат может быть запланировано и реализовано на стадии архитектурно-строительного проектирования.

Вопросам выбора рациональных объемно-планировочных решений в зданиях с энергетической точки зрения и применения возобновляемых источников энергии для энергоснабжения энергоэкономичных зданий будет уделено внимание в разделах 4 и 5 учебного пособия.

3.2. Энергосберегающие градостроительные решения Формирование рыночных отношений в стране определяет необходимость эффективного вложения инвестиций в строительство городов, рекреационных зон, зданий, предприятий и т.д. Одним из путей уменьшения материальных и финансовых затрат в области градостроительства является выбор наиболее энергоэкономичных проектных решений освоения и развития городских территорий.

Между градостроительными концепциями и потреблением топливноэнергетических ресурсов существует тесная взаимосвязь, что не требует доказательств. Между тем в большинстве случаев проблемы энергосбережения в городах рассматриваются только в контексте общих вопросов экономии топливно-энергетических ресурсов. При сопоставлении вариантов территориального развития городов и отдельных микрорайонов, организации транспортного обслуживания, реконструкции застройки, размещении коммуникационных сетей практически не учитываются различия в расходе и стоимости энергоресурсов.

С учетом значимости энергоресурсов в развитии регионов и их исчерпаемости градостроительные решения должны охватывать направления, способствующие сбережению топлива и энергии в застройке. В соответствии с исследованиями авторов [7; 9; 11; 49] эти направления включают следующие мероприятия: