Программа LEED: модели и реальность.
Оценка эффективности мер по снижению потребления воды и электроэнергии в 11 новых зданиях в Северо- Западном Тихоокеанском регионе.
Кати Тернер (Cathy Turner) New Buildings Institute Inc., штат Вашингтон, США*
Реально ли сокращение потребления воды и электроэнергии в зданиях, соответствующих современным экологическим стандартам?
Недавнее исследование позволяет предварительно оценить реальную эффективность работы коммунальных систем в 11 зданиях Северо-Западного Тихоокеанского региона, прошедших сертификацию по программе LEED (U.S. Green Building Council Leadership in Energy and Environmental Design).
В исследовании суммируются данные о работе коммунальных систем (базовая информация об их работе в целом), а также данные, полученные при первоначальном моделировании, которое проводилось при рассмотрении возможности участия этих зданий в программе LEED (см. «Определения, используемые в программе LEED»)
Различие между двумя уровнями водо-и энергопотребления соответствует экономии, первоначально ожидаемой от реализации запланированных мер по увеличению эффективности использования энергии и воды.
Хотя для полного изучения эффективности работы коммунальных систем после проведения пусконаладочных работ может потребоваться гораздо более детальный анализ, предварительное сравнение результатов, подобное тому, какое проводится в этой статье, позволяет получить ряд полезных оценок и выявить необходимость проведения дальнейшего анализа для рассматриваемых зданий.
ЗДАНИЯ, УЧАСТВОВАВШИЕ В ИССЛЕДОВАНИИ
Для участия в исследовании пригодными были признаны 31 здание. В финальной стадии исследования участвовали 11 зданий, владельцы которых хотели и были способны оперативно предоставить необходимую информацию.
Эти 11 зданий, включенные в финальное исследование, расположены в разных местах (от Портленда (штат Орегон) до Сиэтла (штат Вашингтон) и группируются по типам (от офисных и библиотечных корпусов до многоквартирных жилых комплексов). Их площадь — от 12 300 до 363 000 квадратных футов (см. таблицу). К началу исследования все здания эксплуатировались не менее 1 года.
Здания, участвовавшие в исследовании
РЕЗУЛЬТАТЫ ЭНЕРГОПОТРЕБЛЕНИЯ
Оценка экономии энергии производилась двумя путями:
— Реальные цифры энергопотребления сравнивались с базовым модельным уровнем, который рассчитывался при подаче заявки на участие зданий в программе LEED. Это позволило оценить эффективность мер по снижению энергопотребления по отношению к сравнительно новым зданиям, где не предпринимались никакие меры по увеличению эффективности энергопотребления. Этот метод может отражать особенности климата, структуру и общие характеристики систем в соответствующих зданиях, однако, как объясняется в сноске «Интерпретация прогнозов», при использовании моделей, составленных еще до строительства соответствующих зданий, точность проводимого сравнения относительно невелика.
— Реальное удельное потребление энергии на квадратный фут сравнивалось с аналогичным средним значением для коммерческих зданий этого региона. На этом основывалась оценка экономии энергии в сравнении со зданиями различного возраста и самых различных типов.
ЭКОНОМИЯ ЭНЕРГИИ ПРИ МОДЕЛЬНЫХ ПРОГНОЗИРОВАНИЯХ
Во всех зданиях удельный расход энергии на квадратный фут был меньше, чем предсказывали базовые модели. Средний размер экономии составлял около 50%. В таблице (рис. 1) сравниваются реальные значения удельного энергопотребления исследуемых зданий с прогнозами, полученными на основе базовых моделей (для здания Центра King Street [KSC] и здания О-7 данные по исходным моделям отсутствовали). У 8 из 11 зданий значения реального удельного энергопотребления (РУЭ) колебались в диапазоне от 45 до 55 кБТЕ на квадратный фут в год. Для двух других зданий значения РУЭ были значительно выше. Это были:
— здание О-7, находящееся в процессе многолетней реконструкции и замены систем отопления, вентиляции, кондиционирования воздуха и управления освещением. Неудивительно, что здесь затраты энергии для поддержания комфортных условий были столь велики. Дальнейшее исследование может показать, насколько эффективны оказались последние изменения;
— здание Хиллсдэйлского филиала библиотеки округа Мультомах (HL), в модель которого было заложено самое высокое значение удельного энергопотребления (172 кБТЕ на квадратный фут в год). Однако РУЭ оказалось заметно ниже модельного. Библиотека оказалась единственным одноэтажным и самым маленьким зданием среди изучаемых. И под ним находился неотапливаемый гараж. Библиотека была открыта для посещений семь дней в неделю, и в этом здании установлено довольно много персональных компьютеров. Продолжение исследований здесь не входит в план проводимого исследования.
РУЭ каждого объекта также сравнивалось с его проектным значением. Для всех эта разница превышает 20%. Как видно из таблицы (рис. 2) в шести зданиях РУЭ было ниже проектного, а в четырех других выше проектного. Подобное несоответствие объясняется целым рядом различий между ожидаемыми и реальными условиями. Если здание использует значительно больше энергии, чем это предусматривалось первоначальной проектной моделью, то дальнейшая калибровка может помочь выявить точную суть и местонахождение причин проблемы. Если здание использует меньше энергии, чем это предполагалось моделью, то это приведет к завышенной оценке достигнутой экономии энергии. Именно такая картина (см. рис. 2) была характерна для зданий HL и SL., в модели которых было заложена самая высокая экономия энергии.
СРАВНЕНИЕ ЭКОНОМИИ
Для нахождения 50-й и 90-й процентных линий (рис. 3) в энергопотреблении использовалась система Target Finder программы Energy Star. Значение РУЭ вычиталось из значения 50-й процентной линии. В 9 из 11 зданий значение РУЭ было ниже этого порога. Средний размер экономии составил около 25% от среднего значения энергопотребления для коммерческих зданий.
Каждый метод расчета экономии позволяет по-своему взглянуть на энергопотребление. Например, сравнение с данными первоначальных моделей (см. рис. 1) позволяет предположить, что в HL, скорее всего, удалось достичь как минимум предполагаемого уровня экономии, тогда как сравнение с усредненными данными для коммерческих зданий (см. рис. 3) свидетельствует о том, что особенности проекта здания могут приводить к большему увеличению энергопотребления, чем можно было предположить исходя из прочих соображений.
Другие сравнения могут быть более релевантными для конкретных владельцев зданий. Например, если более новое здание заменяет старое, принадлежащее тому же владельцу, то лучшим может быть сравнение энергопотребления между двумя этими зданиями. Для владельцев промышленных комплексов с большим числом зданий максимально полезным будет сравнение процентиль-ного распределения между этими зданиями.
РЕЗУЛЬТАТЫ ВОДОПОТРЕБЛЕНИЯ
В этом исследовании также производилось сравнение реальных, базовых и проектных значений для внутреннего водопотребления. Правда, подобное моделирование проводилось только для 7 из 11 исследовавшихся зданий, поскольку владельцы четырех зданий заявки на сертификацию LEED по эффективности водопотребления не подавали.
Из-за отсутствия необходимых эталонных значений в открытых базах данных по параметрам водопотребления в зданиях коммерческого назначения было невозможно провести альтернативную оценку достигаемой экономии.
В четырех из семи зданий (рис. 4) реальное водопотребление было ниже его первоначального базового модельного значения.
Вариации в терминах базового показания водопотребления были обусловлены в основном различиями в предположениях о частоте и длительности использования водопроводных кранов и санузлов. В данной отрасли могут быть полезными дополнительные исследования, направленные на изучение водопотребления, что позволит определить более точное значение и разработать эталоны.
На примере здания Центра природных капиталов Жана Воллюма (NCC) можно наблюдать типичную проблему, связанную с усилиями по повышению эффективности водопотребления.
Верхняя граница прямоугольника на диаграмме (см. рис. 4) соответствует суммарному измеренному объему воды, израсходованному в этом здании. Однако вода использовалась и на нужды ресторана и конференц-залов, и орошения прилегающей территории. Отдельно расход воды на эти нужды не измерялся.
Два верхних сегмента прямоугольника — оценка расхода воды на нужды орошения (на основе разности между летними и зимними значениями водопотребления) и на нужды ресторана (на основе опубликованных средних значений для ресторанов).
Оставшийся нижний сегмент прямоугольника соответствует потреблению воды непосредственно Центром, и оно гораздо ближе к значениям водопотребления в других офисных зданиях.
РЕЗУЛЬТАТЫ ОПРОСА ПОТРЕБИТЕЛЕЙ
Также проводился опрос пользователей зданий о комфортности и функциональности температуры, качества воздуха, освещения, шума и работы водопроводной системы. В целом были получены положительные оценки.
Во всех зданиях уровни освещенности и качество внутреннего воздуха были признаны способствующими работе. Жалобы на шум и недостаточную звукоизоляцию, отмеченные в некоторых зданиях, были результатом использования общих офисных залов с низкими перегородками между рабочими местами или столов без перегородок между ними. Интересно еще и то, что опрос, проведенный в рамках этого небольшого исследования, не выявил однозначной корреляции, позитивной или негативной, между уровнем удовлетворенности температурой в зданиях и удельным энергопотреблением в них или уровнем экономии электроэнергии.
УРОКИ и ВЫВОДЫ
Рис. 1. Реальное удельное энергопотребление и его сравнение с базовыми значениями,полученными при моделировании
Рис. 2. Сравнение реального и проектного удельного энергопотребления
Рис. 3. Сравнение Реального удельного энергопотребления с его средними значениями
Рис. 4. Сравнение реального и базового значений водопотребления
Простые шаги, предпринятые во время проектирования и строительства зданий, могут упростить последующее измерение реальной экономии энергии и, возможно, способствовать ее увеличению. Необходимо с самого начала закладывать в проекты зданий возможности для упрощения организации мониторинга энергопотребления. Но желательно учитывать следующие факторы:
— Препятствием на пути даже простейших исследований может стать отсутствие базовой информации о пользовании коммунальными системами. Например, отсутствие индивидуальных измерительных устройств для различных зданий на одной территории не позволяет в дальнейшем подводить итоги по работе коммунальных систем в этих зданиях.
— На основе первоначальных моделей нужно получать ключевые параметры оценки работы коммунальных систем. Например, причины ожидаемого уровня использования коммунальных систем и причины особенно высоких или низких значений проектного удельного энергопотребления. В дальнейшем эта информация должна предоставляться владельцам зданий и их управляющим, чтобы можно было использовать ее с начала эксплуатации зданий и контроля работы в них коммунальных систем в реальных условиях.
— Для определения окупаемости затрат, направленных на снижение энергопотребления. Необходимо учитывать полную стоимость этой экономии и затрат в процессе проектирования и реализации программы снижения издержек.
Простые расчеты в целом показали, что в большинстве зданий действительно удалось достичь снижения уровня потребления электроэнергии. Приблизительно в половине зданий также отмечалось некоторое снижение водопотребления по сравнению с данными первоначальных моделей внутреннего потребления воды. Но более детальная разработка эталонных значений водопотребления поможет в будущем сделать более точными расчеты по снижению внутреннего водопотребления.
Итоги исследования позволяют создать прочную основу для непрерывного мониторинга работ коммунальных систем в зданиях и определить ее базовый уровень, который в дальнейшем могут использовать владельцы зданий для оценки будущих оптимизаций этих систем или модернизации оборудования.
Опрос, проведенный в рамках этого небольшого исследования, не выявил однозначной корреляции, позитивной или негативной, между уровнем удовлетворенности температурой в зданиях и удельным энергопотреблением в них или уровнем экономии энергии.
НРАСEngineering (Октябрь 2006 г.).