Моделювання комплексної дії заходів з термомодернізації будівлі з урахуванням інвестиційних обмежень

Abstract

The article simulates the impact of the complex application of energy-saving measures on the energy efficiency indicators of a public brick building. During modeling, the economic factor – capital investment in energy saving measures – was taken into account. Similar simulations are carried out during energy audits of various types of buildings. Performing energy audits of residential and public buildings in the city is, in accordance with the Law of Ukraine "On Energy Efficiency", an important part of Ukraine's energy conservation policy. Energy audits are required for: a) development of an energy certificate, which is required for many new and existing buildings in accordance with current legislation; b) attraction of funds from the energy efficiency fund and other funds for the needs of thermal modernization; c) obtaining reasonable indicators that will allow building owners to make energy-efficient decisions. The energy audit report contains three stages: the stage of obtaining information, the stage of analyzing information and developing energy-saving recommendations, and the stage of technical and economic substantiation of the proposed energy-saving recommendations. At the first stage, energy auditors collect raw data about buildings. Existing buildings are often characterized by the lack of insulation of opaque enclosing structures, the presence of translucent enclosing structures, the reduced heat transfer supports of which are significantly lower than the minimum permissible values, and outdated sources of heat supply. During the second stage, mathematical models are developed that allow obtaining technical and economic indicators of energy saving measures. The third stage is the substantiation of optimal measures that must satisfy technical and economic constraints. The work analyzed the dependence of the general indicator of specific energy consumption during heating and cooling of a two-story brick public building under the condition of modernization of the gas boiler, as well as insulation of the brick facades of the building with polystyrene foam plates of different thicknesses. At the same time, an analysis of both individual and complex application of the specified measures was carried out. General capital investment in thermal modernization was adopted as an economic indicator that sets limits on energy saving measures. As a result of the modeling, it was established that in order to determine the optimal measures to increase the energy efficiency of the building, it is necessary to use optimization mathematical devices that take into account the existing restrictions and can be integrated into mathematical models that calculate the basic level of energy consumption in compliance with the normative parameters of the building's operation.

В статті здійснено моделювання впливу комплексного застосування енергоощадних заходів на показники енергоефективності громадської цегляної будівлі. Під час моделювання враховано економічний фактор – капіталовкладення в заходи з енергозбереження. Подібні моделювання здійснюються під час проведення енергетичних аудитів різних типів будівель. Виконання енергетичних аудитів житлових та громадських будівель міста є, відповідно до Закону України «Про енергоефективність», вагомою ланкою політики енергозбереження України. Енергетичні аудити потрібні для а) розроблення енергетичного сертифікату, який необхідний для багатьох нових і діючих будівель відповідно до діючого законодавства; б) залучення коштів від фонду енергоефективності та інших фондів на потреби термомодернізації; в) отримання обґрунтованих показників, які дозволять власникам будівель приймати енергоефективні рішення. Звіт з енергоаудиту містить три етапи: етап отримання інформації, етап аналізу інформації і розроблення енергозберігаючих рекомендацій, етап техніко-економічного обґрунтування запропонованих рекомендацій з енергозбереження. На першому етапі енергоаудитори збирають вихідні дані про будівлі. Для діючих будівель часто характерною є відсутність утеплення непрозорих огороджувальних конструкцій, наявність світлопрозорих огороджувальних конструкцій, приведені опори теплопередач яких значно нижчі мінімально допустимих значень, застарілі джерела теплопостачання. Під час другого етапу розробляються математичні моделі, які дозволяють отримати техніко-економічні показники заходів з енергозбереження. Третім етапом є обґрунтування оптимальних заходів, які повинні задовольняти технічним та економічним обмеженням. В роботі проаналізовано залежності загального показника питомого енергоспоживання при опаленні та охолодженні двоповерхової цегляної громадської будівлі за умови модернізації газового котла, а також утеплення цегляних фасадів будівлі пінополістирольними плитами різної товщини. При цьому проводився аналіз як окремого так і комплексного застосування вказаних заходів. Економічним показником, що встановлює обмеження в заходи з енергозбереження, було прийнято загальні капіталовкладення в термомодернізацію. В результаті моделювання встановлено, що для визначення оптимальних заходів з підвищення енергоефективності будівлі необхідно застосовувати оптимізаційні математичні апарати, які враховують існуючі обмеження і можуть бути інтегровані в математичні моделі, що розраховують базовий рівень енергоспоживання за дотримання нормативних параметрів експлуатації будівлі.