подписка на электронный дайджест
         
Контакты +7 (812) 336-95-69
  • Сегодня, 22 июля

  • Ближайшие мероприятия

    Показать все ближайшие мероприятия
  • Строительная отрасль и вопросы энергосбережения

    В. К. Савин, главный научный сотрудник, заведующий лабораторией теплофизики малоинерционных ограждений и строительной климатологии НИИСФ РААСН

    Н. Г. Волкова, ведущий научный сотрудник лаборатории теплофизики малоинерционных ограждений и строительной климатологии НИИСФ РААСН

     

    Для устойчивого экономического развития страны, расположенной в суровых климатических условиях, обладающей богатыми ископаемыми ресурсами и высокой стоимостью производимой в стране продукции, необходимо больше внимания уделять проблемам энергосбережения. Россия располагает более чем 20 тысячами месторождений полезных ископаемых, практически равномерно распределенного по территории России.

    Строительная отрасль является опреде­ляющей при решении социальных, экономических и технических задач страны. При строительстве и эксплуатации зданий необходим учет всех факторов, начиная с проектирования и заканчивая финальной стадией — разрушением строения. Срок эксплуатации зданий при минимизации энергозатрат на весь период его существования играет ключевую роль.

     

    Стро­ительство — ведущая отрасль экономики

    Строительная отрасль опреде­ляет социальные, экономические и технические задачи страны. В российской экономике строительство занимает первое место по потреблению энергии с учетом всех затрат на строительство и эксплуатацию зданий, производ­ство промышленных товаров для собственного потребления, материалов, изделий и конструкций, имеющих широкую номенклатуру, для возведения зданий и сооружений и жилищно-коммунальное хозяйство (табл. 1).

     

    Таблица 1. Потребление энергии различными отраслями экономики

    Отрасль экономики

    Потребление энергии
    млн т.у.т. %
    Строительство 544 60
    Промышленность 209 23
    Транспорт 127 14
    Сельское хозяйство 27 3
    Всего 907 100

     

    Объем валового внутреннего продукта (ВВП) России за 2022 год представлен в рыночных ценах [1]. На рис. 1 показана связь строительной отрасли с другими отраслями народного хозяйства. Несмотря на формальный характер приведенной структуры, очевидна реальная роль строительной отрасли в экономике страны.

    Рис. 1. Связь строительной отрасли с другими отраслями народного хозяйства

    Россия — самая холодная страна в мире. 60% ее территории занимает вечная мерзлота, обусловливая высокие затраты энергии на создание товаров и услуг при производ­стве строительных материалов, изделий, конструкций, зданий и со­оружений на единицу стоимости. К этому следует добавить повышенные транспорт­ные затраты, связанные с размерами территории. Здания и сооружения неподвижны, имеют большие габариты, энер­гоемки и трудоемки, чем и от­личаются от других товаров. Цикл строительства зданий продолжается дли­тельное время и требует привлечения соисполнителей.

    Для сокращения энергоемкости на одну десятую долю ВВП в России необходимо снизить суммарные энергозатраты на строительство и эксплуатацию зданий хо­тя бы на 10–20%, т. е. на 50–100 млн т.у.т.

     

    Таблица 2. Энергоемкость ВВП различных стран мира в 2000 году

    № п/п Страны Энергоемкость, т.у.т./1000 $
    1 Япония, Германия, Великобритания 0,25–0,27
    2. Китай, США, Финляндия 0,35–0,38
    3. Канада 0,44
    4. Россия 0,76

     

    Энергетическая картина существенно не меняется и в настоящем [2].

     

    Таблица 3. Крупнейшие потребители энергии различных стран мира в 2020 году (млрд кВт.ч)

    № п/п Страны Энергопотребление,

    млрд кВт*ч

    1 Китай 145,46
    2. Соединенные Штаты 87,79
    3. Индия 31,98
    4. Россия 28,31

     

    В России выросли объемы жилищного строительства. Рекордное количество жилья было построено в 2022 году. Этот год был для строительной отрасли самым лучшим за всю историю, отметил вице-премьер Марат Хуснуллин («В России выросли объемы жилищного строительства»: https://natworld.info/nauki-o-prirode/kakimi-poleznymi-iskopaemymi-bogata-territorija-rossii). За год появилось 102,7 млн кв. м домов, что на 11% больше, чем в 2021 году, который ранее тоже был рекордным.

    Специалисты НИИСФ РААСН увязывают затраты на теплоснабжение зданий с климатической спецификой территории РФ с учетом экологических проблем — сокращения вредных выбросов в атмосферу [3, 4].

     

    Основные источники энергии

    Главным видом энергии является электромагнитное излучение солнца. В. К. Савиным проведен основательный анализ мировых источников энергии [5], остановимся на наиболее востребованных. Воз­раст Земли составляет около 8 млрд лет. Накопление энергии началось около 1 млрд лет тому назад. Этот процесс продолжался свыше 500 млн лет и привел к появлению ископаемых источников энергии. По оценкам специа­листов, извлекаемые запасы органического топлива составляют 6310 млрд т.у.т. (табл. 4). Если в XXI веке человечество будет про­должать ежегодно потреблять угля, нефти, газа порядка 12 млрд т.у.т. (соответственно — 4, 5, 3 млрд т.у.т.), то запасов органического топли­ва в виде угля хватит на 1200 лет, нефти на — 230 лет и газа на 100 лет. Россия добывает порядка 1 млрд т.у.т.

     

    Таблица 4. Мировые запасы органического топлива и уровень их добычи в ХХ веке, млрд т.у.т.

    Вид топлива Мировые запасы Уровень добычи
    Уголь 4850 3,11
    Нефть 1140 4,55
    Газ 340 2,64
    Всего 6310 10,30

    Ориентировочные запасы энергоресурсов на Земле смотрите в табл. 5.

     

    Таблица 5. Виды и количество ископаемых ресурсов на Земле, мВт.ч

    Виды энергетических ресурсов Количество
    Термоядерная энергия 100000.1012
    Ядерная энергия деления 547. 1012
    Химическая энергия ископаемых

    органических горючих веществ

     

    55. 1012

    Внутреннее тепло земли (геотермальная энергия) 0,134. 1012

     

    Концентрация энергии в органическом топливе (нефти, газе и угле) в миллионы раз меньше, чем в ядерном топливе и состав­ляет в 1 кг угля — 8,12 кВт.ч, нефти — 12,8 кВт.ч и в 1 м3 газа — 9,4 кВт.ч.

    В Интернете наблюдаем легковесные потребительские заявления: Россия располагает «более 20 тысячами месторождений полезных ископаемых, оцениваемых по запасам ресурсов в 30 трлн долларов. Этого гигантского природного богатства, практически равномерно распределенного по территории России должно хватить на несколько веков непрерывного использования». И где забота о будущем? Экология? Перепахать страну?

     

    Климат, текущая и возможная ситуации в стране

    Зависимость погоды от циркуляции атмосферы характерна для всего земного шара, наиболее значительно проявляется в районах умеренных и высоких широт нашей страны [6]. Климат меняется, становясь более агрессивным. Возможны как положительные, так и негативные последствия, которые необходимо учитывать при принятии проектных решений [7]. На суше продолжают расти экстремально высокие значения температур, а экстремально низкие — реже. Увеличивается продолжительность и частота волн тепла. Волны холода имеют тенденцию к сокращению. В Северном полушарии уменьшился снежный покров. Ученые сходятся в том, что территории с многолетней мерзлотой будут и далее сокращаться. Криосфера Земли является наиболее чувствительным индикатором современных изменений климата [8]. Возросло число опасных гидрометеорологических событий. Для адаптации к изменениям климата необходимо широкое междисциплинарное взаимодействие ученых [9]. Для этой цели разработана научно-техническая программа (Постановление Правительства РФ от 8 февраля 2022 года № 133) в соответствии с Указом Президента РФ от 8 февраля 2021 года № 76 «О мерах по реализации государственной научно-технической политики в области экологического развития РФ и климатических изменений» [10].

     

    Новый подход для рас­чета энергозатрат в строительстве

    При капиталистической системе хозяйствования экономика строит­ся на спросе и предложении, отсутствует реальная оценка труда и его результата. Стоимостные, а не нату­ральные показатели являются решающими при оценке вариантов. В расчетах экономической эффективности соблюдается сопоставимость сравнительных вариантов по нормативному коэффициенту эффективности капитальных вложений за короткий срок времени (8–15 лет). В действительности одни здания служат 30–50 лет, другие 100 и больше. Отсутствие сравнительных вариантов по их долговечности приводит к существенным ошибкам в расчетах. При выборе альтернативного варианта рас­чета энергозатрат существующие методики расчета ориентированы на традиционные показатели, что часто вносит неопределенность и дез­ориентирует инвестора. В этом случае целе­сообразно привлечение энергофизи­ки — аппарата, разработанного для оценки в энергетических единицах связей хозяйственных систем [11]. Использование энергетических единиц позволит перевести технологические системы на новый уровень.

    Анализ структуры по­требления первичных энергоресурсов на основе многочисленных материалов четырьмя отраслями народно­го хозяйства России (строительство, промышленность, транспорт, сельское хозяйство) показал общую картину потребления тепловой и электрической энергии, он выполнен с точностью ±20%. Так, на производство строительных материалов, конструкций, изделий, их монтаж и транспортировку ежегодно тратится порядка 100 млн т.у.т. Из них наибольшие энергозатраты приходятся на производство цемента (30 млн т.у.т.) и кирпича (20 млн т.у.т.). Расход энергии на про­изводство ограждающих конструкций, материалов и изделий (за ис­ключением цемента и кирпича), а также на их монтаж и транспорти­ровку при строительстве зданий и сооружений составляет примерно 50 млн т.у.т. Почти половина энергоресурсов страны расходуется на строительство, эксплуатацию, реконструкцию и утилизацию зданий и сооружений (550 млн т.у.т.). Наибольшие затраты энергии относятся к эксплуата­ции зданий. На отопление, вентиляцию, горячее водоснабжение и освещение гражданских и производственных зданий приходится око­ло 450 млн. т.у.т. Потери энергии при ее транспортировке составляют значительную величину порядка 50 млн. т.у.т. Срок эксплуатации зданий при минимизации энергозатрат на их возведение играет ключевую роль и должен составлять не менее 100 лет, необходим учет всех факторов, предшествующих проектированию, строительству и эксплуатации зданий, а также их разрушению.

     

    ВЫВОДЫ

    1. Вопросы энергосбережения напрямую связаны с климатическими условиями застройки местности. Современный климат ставит перед специалистами все более сложные задачи. Государственная научно-техническая политика направлена на реализацию мер в области экологического развития РФ и климатических изменений. Наша страна располагает гигантскими природными богатствами, более чем 20 тысячами месторождений ископаемых, практически равномерно распределенных по территории России. Перед современным поколением стоит задача их рационального использования. В экономике страны особенное место занимает строительная отрасль, являясь ведущей и опреде­ляющей ее социальные, экономические и технические задачи. Экономия энергии на всех этапах строительных и инженерных работ является существенным вкладом в экономику страны.
    2. При капиталистической системе хозяйствования стоимостные, а не натуральные показатели являются решающими при сравнении вариантов, отсутствует реальная оценка труда и его результата. Введение энергетических единиц позволит перевести технологические системы на новый уровень посредством учета всех факторов, предшествующих проектированию, строительству и эксплуатации зданий, а также их разрушению.

     

    ЛИТЕРАТУРА

    1. О производстве и использовании валового внутреннего продукта (ВВП) в 2022 году. rosstat.qov.ru
    2. Потребление энергии по странам. Translated.turbopages.org.
    3. И. Л. Шубин, Н. П. Умнякова, Н. П. Бутовский. Четверть века реализации нормирования энергопотребления российских отапливаемых зданий. БСТ № 6, 2020 г. С. 7–12.
    4. Савин В. К., Волкова Н.Г. О нормировании климатических параметров в строительстве. АВОК-2021, № 7. Стр. 68–70.
    5. Савин В. К. Строительная энергофизика. Энергосбережение. Образ и число. М. «Лазурь», 2018.
    6. Первый оценочный доклад об изменениях климата и их последствиях на территории Российской Федерации (ОД_РФ-1). — М.: Росгидромет, 2008.
    7. Волкова Н. Г. Адаптация строительства к климатическим качелям. Современные строительные конструкции. Окна и двери, ССК, № 3–4 (213–214), 2021. Стр. 48–51.
    8. Второй оценочный доклад об изменениях климата и их последствиях на территории Российской Федерации. — М.: Росгидромет, 2014.
    9. Доклад об особенностях климата на территории Российской Федерации за 2022 год. — М.: Росгидромет, 2023 г. 109 стр.
    10. Третий оценочный доклад об изменениях климата и их последствиях на территории Российской Федерации. Общее резюме. — М.: Росгидромет, 2022, 126 стр.
    11. Савин В. К., Волкова Н. Г. Современные вызовы и энергофизика. Современные строительные конструкции, ССК, Кровля и изоляция. № 2–3 (94–95) 2022. Стр. 4–7.

     

    Скачать PDF-версию статьи «Строительная отрасль и вопросы энергосбережения»