Введение
Актуальность темы. Жилищно-коммунальное хозяйство России является крупнейшим потребителем топливно-энергетических ресурсов: ежегодно на отопление жилых зданий расходуется 15% годовых энергоресурсов страны, при этом дотационная составляющая в оплате энергоресурсов, прежде всего тепловой энергии, поглощает до 30% средств региональных и местных бюджетов.
В условиях прогнозируемой исчерпаемости энергетических ресурсов обеспечение рационального энергопотребления, основанного на жесткой экономии, определяет темпы и качество развития современного общества.
Сегодня разведанных запасов углеводородного топлива осталось всего на 100 лет. Несмотря на это, Россия продает в Европу ежегодно 23% потреб- ляемого там топлива по очень низким ценам. Другой причиной расточительства топливно-энергетических ресурсов являются чрезмерные потери тепла при отоплении и горячем водоснабжении через поверхность зданий, сооружений, теплопроводов и оборудования. Эти потери составляют 360 млн.т. у.т. в год, или около 30% годового потребления первичных топливно-энергетических ресурсов (ТЭР) России. Большой процент потерь происходит в промышленности из-за использования устаревших энергоемких технологий и машин, конструкций и материалов, а также нерациональной структуры экономики, перестройка которой не завершена. Экономичное расходование ТЭР и длительное сохранение их запасов требуют обязательного государственного контроля над топливодобывающими отраслями; отказа от продажи топлива за границу по демпинговым ценам, а затем и полное запрещение продажи; постепенной переориентацией экономики на энергосберегающие высокоинтеллектуальные отрасли; значительного снижения потерь тепла через изолированную поверхность зданий, сооружений, теплопроводов и оборудования.
Бетон и железобетон по-прежнему остаются основным материалом для строительства жилых, гражданских и промышленных зданий во всех развитых странах. В России в 50-70-е годы была создана мощная домостроения, обеспечившая круглогодичное строительство более 100 млн. кв. м железобетонных зданий - крупнопанельных, каркасно-панельных, объемно-блочных, каменных
и смешанных (с каменными наружными стенами) строительных систем. Основными недостатками этих зданий являются:
- большой вес несущих и ограждающих конструкций и высокие топливно-энергетические затраты на изготовление, транспортирование материалов и конструкций и строительство;
- чрезмерные топливно-энергетические затраты на теплоснабжение зданий из-за высокой теплопроводности;ограждающих конструкций (низкие требования норм, теплопроводные включения при изготовлении, некачественная заделка швов при строительстве), неправильной эксплуатации системы отопления, отсутствия приточной регулируемой вентиляции и плохой изоляции теплосетей;
- однообразие архитектурных решений и конструктивно-планировочных схем зданий по причине максимального снижения стоимости.
Выход из сложившегося положения видится в первую очередь в реализации комплексного подхода, учете всех аспектов решения многогранной проблемы формирования экономичной (не в ущерб комфортности) среды обитания человека. К основным направлениям правомерно отнести реконструкцию жилищного фонда, применение современных энергоэффективных технологий, совершенствование системы управления, рациональную пространственную организацию объектов недвижимости.
Исходя из вышесказанного целью диссертационного исследования является теретическое обоснование и разработка методических положений реформирования жилищно-коммунального комплекса на базе формирования энергоэффективной среды обитания человека.
Достижение поставленной цели обеспечивается решением следующих задач:
анализ существующего состояния жилого фонда и объектов ин- женерной инфраструктуры,! включая районы первой массовой застройки;
разработка теоретических и методических основ реализации комплексного подхода к формированию энергоэффективных районов проживания;
практическая реализация разработанных теоретических и методических подходов на примере конкретного муниципального об- разования (квартала, пятна застройки и др.).
Объектом исследования является совокупность объектов недвижимости в пределах выбранной территории.
Предмет исследования - факторы, тенденции, современные технологические и конструкционные решения, обеспечивающие значительное повы- шение эффективности использования тепловых, энергетических и других видов ресурсов.
Теоретической и методологической основой диссертации послужили труды отечественных и зарубежных авторов по проблемам воспроизводства жилищного фонда и энергосбережения, формирования систем управления строительством и ЖКК, отражающих специфику рыночных механизмов. В работе использованы федеральные законодательные акты, методические положения и нормативные документы Госстроя и Госстроя России. В диссертации нашли применение методы системных исследований, экономико-статистического анализа, экспертных оценок и программно-целевые методы.
Выполненные в диссертационной работе исследования опираются на труды российских ученых по проблемам экономики и управления инвестиционно-строительной сферой и ЖКК, включая работы Абрамова А.П., Бушуева Б.С., Грабового П.Г., Дмитриева А.Н., Каменецкого М.И., Костецкого Н.Ф., Липсица И.В., Лукмановой И.Г., Панкратова Е.П., Петракова Н.Я., Рахмана И.А., Рекитара Я.А.,Серова В.М., Слепова В.А., Уткина Э.А., Чернышова Л.Н., Черняка В.З. и др.
Значительные массивы информации, полученные непосредственно автором при обследовании объектов-представителей, а так же при реализации пилотных проектов, составляют информационную базу исследования наряду с данными Государственной статистики.
Научная новизна диссертационного исследования заключается в разработке теоретических и методических подходов к формированию районов высокой энергоэффективности, как наиболее результативной системы реформирования ЖКХ в условиях ограниченных финансовых ресурсов.
Научные результаты, полученные лично автором, состоят в следующем:
- введено и научно обосновано понятие «Муниципальный микрорайон высокой энергоэффективности (ММВЭЭФ); ;
- сформирована типовая структура ММВЭЭФ на основе анализа различных муниципальных образований;
- предложена схема управлением реформированием ЖКК муниципальных образований путем формирования новых организационных форм хозяйствования- коммунальных сервисных компаний (КСК);
- разработан и отлажен механизм образования КСК, определены их функции и задачи как в сфере воспроизводства жилого фонда, так и в сфере оказания услуг населению.
Практическая значимость результатов исследования состоит в том, что они могут быть использованы при построении региональных систем управления жилищно-коммунальным комплексом (ЖКК), обеспечивающих повышение качества и доступности жилищно-коммунальных услуг для различных слоев населения. Предложенные теоретические обоснования и методические рекомендации будут способствовать повышению инвестиционной привлекательности ЖКК, что является одним; из основных условий реформирования этого важнейшего сектора национальной экономики. На защиту выносятся:
- основные принципы и направления повышения энергоэффективности в жилищно-коммунальном комплексе; ;
- концепция и механизм создания микрорайонов высокой энергоэффективности;
- система управления региональными! ЖКК, основанная на применении специальных бизнес операторов - коммунальных сервисных компаний;
- обоснование необходимости проведения санации жилищного фонда как одного из главных условий реализации стратегии повышения энергоэффективности.
Апробация и внедрение результатов исследования состоят в том, что основные его результаты были использованы при формировании муниципальных микрорайонов высокой энергоэффективности и коммунальных сервисных компаний в г. Пятигорске, а также в других регионах России.
Основные положения и выводы диссертационного исследования неоднократно представлялись на научно-практических конференциях как в России, так и за рубежом.
Публикации. Основное содержание диссертации отражено в трех опуб- ликованных работах общим объемом 2,2: п.л.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, трех глав, выводов и предложений, списка использованной литературы, приложений. Объем работы составляет 136 страниц, содержит 11 таблиц, 12 рисунков, 155 наименований литературных источников.
Глава 1. Энергоэффективные технологии в системе воспроизводства жилого фонда.
1.1. Проблемы повышения энергоэффективности при строительстве и эксплуатации жилищного фонда
Решение жилищной проблемы, в том числе формирование рынка доступного жилья до 2010 года, требует ввода в год не менее 150 млн. кв. м, что в 4 раз больше, чем вводится сейчас. Средств на это у государства практически нет, а нуждающиеся в улучшении условий проживания граждане в связи с низким материальным положением не в состоянии купить себе жилье. Ипотека, как основной механизм привлечения средств населения, так же нереальна для основной массы нуждающихся по те Же причинам. Поэтому для 90% населения основным по-прежнему будет дешёвое массовое жилье с потребительским качеством, отвечающим социально-бытовому минимуму, а главным требованием к новым конструкциям зданий остается максимальное снижение их стоимости и энергозатрат.
Состояние жилищно-коммунального комплекса (ЖКК) России общеизвестно. Еще несколько лет отсутствия в j стране реальных конструктивных шагов в её эффективной модернизации и страну ждет коллапс. Не для кого уже не секрет, что, выступив на начальном этапе экономических реформ в роли амортизатора социальных последствий либерализации цен, жилищно-коммунальная сфера России реально превратилась в источник угроз для социального и экономического развития страны.
Жилищный фонд периода застройки 1950-1960-х годов устарел настоль- ко, что население, проживающее в таких домах, практически отапливает улицу
и ветхость подводящих сетей. Тепловизорное обследование некоторых зданий в Москве полностью подтверждает этот тезис (см. табл1.).[36Д04]
Результаты тепловизорного обследования домов в Управе «Оградное» (Москва).
Таблица 1
Наименование показателей Обозначение Нормативная величина Величина по результатам натурного обследования
Приведенное сопротивление теплопередаче стен Rrw 3,16 0,8
Приведенное сопротивление теплопередаче окон RrF 0,54 0,2
Значительные топливно-энергетические затраты объясняются тем, что в наружных стенах используют легкие бетоны из тяжелого и энергоемкого керамзита; расход стали в железобетонных конструкциях в два раза выше, чем в США, пластмасс применяют в 9 раз, а гипса в 25 раз меньше, выпуск эффективных теплоизоляционных материалов (полимерных и волокнистых), а также ячеистых бетонов на одного жителя у нас в 5-7 раз ниже, чем в Северной Европе. Кроме того, у нас большие расходы тепла при пропарке сборного железобетона и изготовлении цемента мокрым способом. Более 2/3 затрат приходится на производство металлоконструкций (38%), цемента (17 %), сборного железобетона (8%), кирпича ; (5,5%) и керамзита (4%).
Главными недостатками существующих норм, обеспечивающих энергосбережение являются нормирование только теплозащитных качеств ограждающих конструкций, а также очень низкое значение сопротивления теплопередаче окон и балконных дверей.
Наиболее значительные тешюпотери в зданиях происходят через наружные стеновые ограждения (42% для 5-этажных и 49% для 9-этажных зда-
8
ний), окна (32 и 35% соответственно) и через вентиляционные системы зданий, в которых не предусматривается рекуперация выбрасываемого вместе с воздухом в атмосферу тепла. В результате показатели удельного теп-лопотребления в таких зданиях в 2-4 раза превышают аналогичные показатели в странах Европы и Америки с близкими климатическими условиями, приводят к неоправданным расходам тепловой энергии, которые, по оценкам специалистов, составляют по ФПМС 3,3 млн. Гкал в год. Сравнительная расчётная оценка зданий ФПМС по энергозатратам и расходам тепла в сопоставлении с современными нормативными требованиями представлены в таблице 2.
Сравнительная расчётная оценка зданий ФПМС по энергозатратам и расходам тепла в сопоставлении с современными нормативными
требованиями представлены.
Таблица 2
Nn/n Наименование показателей Серии
1-335 1-528 1-507 од ГИ
1 Среднее приведенное сопротивление теплопередаче*, кв.м°С/Вт (существующее) ;(Ш 0,61 0,63 0,53 0,57
2 Среднее приведенное сопротивление теплопередаче, кв.м°С/Вт, требуемое СНиШ1-3-79*? II этап 1,85 1,85 1,85 1,85 1,85
3 Удельный годовой расход тепла на отопление 1 кв.м общей площади здания, (существующий) 237 256 271 284 367
4 Удельный годовой расход тепла на отопление 1 кв.м общей площади здания, , расчитаный после утепления ограждающих конструкций** 132 133 134 136 202
* Среднее приведенное сопротивление теплопередаче определяется с учетом доли площадей и сопротивления теплопередаче всех ограждающих конструкций. * С учетом теплопотерь на обогрев вентиляционного воздуха.
Комплекс мероприятий по повышению тепловой эффективности ФПМС, включающий утепление наружных стен, покрытий, перекрытий над подвалами, замену или утепление окон и балконных дверей, входов в подъезды, позволит сократить на 40% теплопотребленйе ФПМС.
Увеличение приведенного сопротивления теплопередаче в два раза (по данным США) дает экономию до 50 & сырой нефти в год на кв. м остекления. На севере Европы и Америки применяют окна с сопротивлением 0,95 кв.м °С/Вт, а в скором будущем 1,25 и даже 2 против 0,39 и 0,55 у наших окон. Основным элементом эффективных окон является стеклопакет, заполненный инертным газом и специальной пленкой с обязательным нанесением теплоот-ражающего покрытия на внутреннюю поверхность стекла или пленки. Для на- шего климата более подходят стекловолокнистые и дерево-алюминиевые блоки.
Нормами для жилья предусмотрен воздухообмен за счет неорганизованного притока наружного воздуха через!неплотности в окнах. Поэтому, утеплив ограждающие конструкции и заделав неплотности и щели, мы ликвидируем в доме вентиляцию, в результате из-за отсутствия приточной вентиляции ухудшается микроклимат, увеличивается влажность воздуха и конструкций, происходит рост заболеваний органов кровообращения и дыхания, подавляется иммунная система, возникают аллергические реакции, а сэкономленное тепло уходит через форточки при проветривании помещений. Оптимальное теплоснабжение зданий и создание микроклимата в помещении требует автоматиза- ции всего ; процесса.[32,118]
Необходимо изменение метода оплаты коммунальных услуг с человека и занимаемой площади, которые себя полностью дискредитировали. Сегодня дотации за обогрев гражданских зданий достигают 70-90% от всей стоимости тепла, которое уходит на обогрев гражданских зданий. При этом монополисты подачи тепловой энергии не заинтересованы в снижении абсолютных коли- честв энергоресурсов и ликвидации потерь тепла и воды в сетях. Имеющийся
10
опыт показывает, что квартиры, оборудованные контролирующими индивиду-альными приборами, позволяют экономить до 50% горячей и холодной воды и до 20% тепловой энергии. При групповом принципе контроля эти показатели в 1,5-2 раза ниже.
В общем виде перечень мероприятий по энергосбережению зданий и сооружений представлен на рис. 1
Энергосберегающие затратные мероприятия (ЭСМ) подразделяются на:
- малозатратные, очевидность внедрения которых не вызывает сомнений, а окупаемость менее 5 лет;
- высокозатратные, требующие увеличения теплозащиты ограждающих конструкций за счет значительных капитальных и материальных вложений.
Требования новых норм по теплотехнике с поэлементным теплотехническим нормированием ограждающих конструкций зданий стимулируют к проведению высокозатратных мер, которые при реально существующей технологии энергосбережения не могут дать заметного эффекта в ближайшем будущем. Поэтому нормировать надо топливно-энергетические затраты на кв. м площади здания, как это принято в нормах многих стран, а ответственность возлагать на авторов проекта.
Для снижения топливно энергетических затрат (ТЭЗ) в строительстве нельзя идти путем увеличения материалоемкости традиционных ограждающих конструкций, используя энергоемкие материалы и технологии, а также сложившиеся конструктивные решения зданий. Наиболее эффективно проблему снижения затрат можно решить, только подходя к ней комплексно, учитывая не только топливно-энергетические затраты, но и затраты, идущие на создание и обслуживание инфраструктуры, а также последние достижения и направления в области строительства, коммунального хозяйства и нетрадиционной энергетики. Использование подземного пространства позволяет обходиться практически без отопления помещений;, срок эксплуатации зданий многократ- но увеличивается, существенно экономятся строительные материалы и терри-
11
тории, отсутствует арендная плата за использование земли. Поэтому комплексный подход к снижению ТЭЗ в строительстве включает разработку:
- нормативной и законодательной базы, стимулирующей реальное энергосбережение, использование подземного пространства, расширение области ис-кусственногоосвещения;
- новых энерго- и материалосберегающих объемно-планировочных и конструктивных решений многофункциональных зданий, возводимых различными методами, с учетом местных особенностей и традиций и максимальным использованием подземного пространства;
- регионально-адаптируемых конструктивных систем, обеспечивающих свободу планировки и разнообразие архитектурных решений;
- легких эффективных несущих и; ограждающих конструктивных элементов заданной долговечности, изготавливаемых по гибким технологиям с максимальным использованием имеющейся базы строительной индустрии и прогрессивных новых и местных строительных материалов;
- регулируемых отопительных систем, в том числе использующих нетрадиционные источники энергии, с ; индивидуальным учетом топливно-энергетических затрат и местным обогревом, работающим по принципу - когда, где и сколько требуется обогревать^ объекты и помещения.
Индивидуальные жилые малоэтажные здания, получившие широкое применение в богатых странах с более мягким климатом, требуют значительно больших материальных затрат на строительство и в 3-5 раз больше затрат на эксплуатацию, чем многоквартирные здания, и не могут быть предложены как массовые, особенно в городских условиях. Даже дешевые дома с легкими (щитовыми и каркасными) трехслойными наружными и внутренними стенами и перекрытиями, разрабатываемые в составе программы "Свой дом", из-за низкой тепловой инерции ограждений требуют постоянного отопления и поэтому мало пригодны для сельской местности с периодическим отоплением.
12
Мероприятия noi энергосбережению
Утепление наружных ограждающих конструкций
§
О
1
Модернизация инженерного оборудования
я ?
о
я
S
я о w
ад
3
I
в
а)
и ад
Он
I в а I
со
К
8
варианты
6 ;i
о
О d) Ь jr1 ^ F 9 &
ffl t< & «
сп
S
о
I
о
в
о
¦g
I
&
0)
&
н
ей
1
Рис. 1 Мероприятия по энергосбережению зданий и сооружений
13
Учитывая наши особенности и возможности, для массовой застройки рекомендуются компактные замкнутые жилые системы из экономичных массовых универсальных широких блокированно-кооперированных, различных в плане
• зданий средней и повышенной этажности, комбинированной объемно-планировочной системы и структуры с многообразием архитектурного облика и максимальным использованием подземного пространства, с сохранением и эффективным использованием базы строительной индустрии. В них для удобства проживания и снижения затрат располагаются под общей крышей или сблокированы жилые квартиры, личные гаражи, общественные учреждения (детский сад-ясли, спортивные залы, бассейн, бани, врачебные и оздоровительные кабинеты, конторы, кинотеатр, дискотека, магазины, общежития,
ф Сбербанк, прачечная, бюро услуг, ремонтные мастерские, коммунальные службы и др.).
Для новых универсальных гражданских зданий требуются новые конструктивные системы, обеспечивающие максимальную свободу планировки и
v перепланировки в процессе эксплуатации и реконструкции. На сегодня сложились две основные конструктивные пространственные системы, обеспечивающие прочность и деформативность зданий при различных воздействиях:
- пластинчатая, состоящая из системы пересекающихся несущеограждающих вертикальных стен и горизонтальных перекрытий;
- стоечно-пластинчатая, состоящая из вертикальных несущих колонн, горизонтальных несущеограждающих перекрытий и ограждающих стен. [36]
ф Недостатком пластинчатой системы являются трудности со свободной
планировкой помещений, особенно общественных зданий, и большой вес конструкций. Поэтому надо увеличивать шаг поперечных стен до 7,2; 9; 12 и более метров и применять легкие материалы. Стоечно-пластинчатая система дает значительно большие планировочные возможности, особенно при больших сетках колонн. Однако для универсальных зданий требуется смешанная открыта тая конструктивная система на основе вертикальных несущих колонн и стен с
14
различным, в том числе широким и нерегулярным, шагом, изготавливаемых с применением сборного, сборно-монолитного железобетона. Наружные стены зданий для улучшения теплозащитных функций в 3 -3,5 раза следует делать ненесущими одно-, двух- и трехслойными. Однослойные толщиной до 40-60 См выполняются из мелкозернистых и легких бетонов или гипса, облегченных поризацией, отверстиями, добавками полистирольных гранул и растительных отходов. Для прочности следует добавлять фибры из стекловолокна. Многослойные стены толщиной до 35-45 см рекомендуются с внешними слоями из железобетона и листовых материалов (асбестоцемента, армостекло фибробетона, цементно-стружечных плит). В качестве эффективного утеплителя в многослойных стенах использу- ются:
- плиты из пенополиуретана, пенополистирола, пеноизола, минеральной, шлаковой и стеклянной ваты и волокна;
- ячеистые и легкие бетоны, гипс, арболит в виде сборных термовклады-шеи и монолита;
- засыпки в виде песка и щебня из вспученного полистирола, перлита и вермикулита;
- плиты торфяные, эковата.
Энергозатраты на единицу объема пенополиуретановых, волокнистых, бетонных и арболйтных утеплителей сопоставимы, а их стоимости заметно отличаются по регионам. Для решения проблемы теплоизоляции зданий и сетей необходимо в 5-10 раз увеличить выпуск эффективных утеплителей.
Объединение слоев наружных стен железобетонными жесткими ребристыми и дискретными связями значительно снижают приведенное сопротивление теплопередаче стен. Несколько эффективнее гибкие связи из оцинкованной арматуры диаметром 8-12 мм. Более эффективные связи из нержавеющей проволоки диаметром 3-5 мм и стеклопластиковые связи мало применяют ввиду их большой стоимости и дефицита. Поэтому необходим дальнейший по-
15
иск эффективных конструкций связей и налаживание их массового производ-ства. Учитывая ограниченный срок службы органосодержащих утеплителей по сравнению с материалом внешних слоев, конструкция стен должна позволять замену панелей в период эксплуатации зданий или их утепление, что необходимо учитывать при определении стоимости зданий.
Для снижения массы энергозатрат несущих конструкций следует шире применять песчаные поризованные бетоны с объемным весом более 1200 кг/мЗ, а также легкие бетоны на основе шлаков и нового утеплителя из отходов кремниевого производства, разработанного во Владимире, который дешевле керамзита в 5 раз.
Наиболее трудоемкими и энергоемкими при строительстве зданий явля-
# ются кровельные работы, степень механизации которых составляет всего 15%. Основной объем работ выполняется с применением традиционных рулонных битуминозных материалов, которые используют по всей территории страны. Нормативный срок службы таких кровель составляет 8 лет, что намного ниже срока капитального ремонта зданий. Реально же около 30-50% площади покрытия требуют ремонта уже через 3-5 лет. В результате на ремонт кровель расходуется до 15% средств, предусмотренных на содержание всего жилого фонда, и свыше 50% выпуска рулонных кровельных материалов. Поэтому необходимо полностью изменить подход к решению конструкций крыш и кровли домов, переходя в: мало- и среднеэтажном строительстве на обязательное устройство теплых мансард. Это, кроме всего прочего, улучшает архитектуру зда-
ф ний и позволяет получить дополнительные площади для жилья и общественных целей. [29] Подводя итог вышесказанному, можно сделать два основных вывода: - только комплексный подход дает заметное сокращение топливно-энергетических затрат в строительстве;
- применение высокозатратных энергосберегающих, имеющих большой
# срок окупаемости, и трехслойных стен с невысокой долговечностью органопо-
16
лимерсодержащих утеплителей может в итоге дать увеличение ТЭЗ вместо ожидаемого сокращения.
Поэтому необходим поиск новых долговечных эффективных теплоизоляционных материалов, например, на основе природного неорганического мине-ралополимера, серы, которая, по мнению ученых, является вяжущим 21-го века.
Другое решение, повышающее эффективность теплоиспользования, - это применение квартирных горизонтальных систем отопления, исключающих прокладку стояков в комнатах и позволяющих жильцу самому по желанию менять теплопоступления в квартиру и контролировать свое теплопотребление по тепло- или водосчетчику, устанавливаемому на вводе в квартиру аналогично электросчетчику. Квартирные системы могут выполняться из гибких металло-пластиковых труб и подключаться по 2-трубной схеме к стоякам, прокладываемым по лестничной клетке. Такие системы реализуются в некоторых домах по индивидуальному проекту, в типовых зданиях по-прежнему применяют вертикальные однотрубные системы отопления с постоянно действующими замыкающими участками. [42,45]
Сейчас каждый строящийся жилой дом оснащается автоматизированной системой учета потребления энергоресурсов, включающей узел учета тепла, воды и электроэнергии на здание в целом, и двухтарифные электросчетчики и водосчетчики холодной и горячей воды в каждой квартире, с передачей показаний по радиосигналу в районный и центральный диспетчерские пункты. Это решение вызвало негативную реакцию фирм, производящих или поставляющих энергетические и водные ресурсы, потому что они не заинтересованы, чтобы жильцы оплачивали только то, что сами потребили.
Существующая система расчетов с населением построена таким образом, что жители за воду и отопление платят не за то, что потребили, а по норме -все одинаково. Причем нормы, например, на горячее водоснабжение завышены в 1,5 раза против фактического потребления, если обеспечивается требуемый |
