КОМПЛЕКСНЫЙ ЭНЕРГОАУДИТ ЖИЛЫХ ЗДАНИЙ С ОЦЕНКОЙ ПОТЕНЦИАЛА ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ И ВНЕДРЕНИЯ ВИЭ

АННОТАЦИЯ

В данной статье рассматривается энергоаудит как эффективный инструмент повышения энергоэффективности  жилых зданий и снижения затрат на энергоресурсы. Представлены результаты исследований, выполненных в Мубарекском районе, включающие анализ энергопотребления, обследование конструктивных элементов здания, выявление теплопотерь с использованием тепловизора и оценку микроклимата помещений. На основе полученных данных определён потенциал энергосбережения и предложены мероприятия по его реализации, включая утепление ограждающих конструкций и внедрение солнечных технологий (гелиоколлекторов и фотоэлектрических систем). Проведены расчёты энергозатрат, экономической эффективности и сроков окупаемости предложенных решений.

ABSTRACT

This article examines energy audits as an effective tool for improving the energy efficiency of residential buildings and reducing energy costs. It presents the results of studies conducted in the Mubarek district, including energy consumption analysis, structural inspection of the building, heat loss detection using a thermal imager, and indoor microclimate assessment. Based on the data obtained, energy savings potential was identified and measures for its implementation were proposed, including insulation of building envelopes and the implementation of solar technologies (solar collectors and photovoltaic systems). Energy consumption, cost effectiveness, and payback periods for the proposed solutions were calculated.

Ключевые слова: энергетический аудит, энергосбережение, измерительные комплексы, энергоэффективность, тепловизор,  гигрометр. 

Keywords: energy audit, energy saving, measuring systems, energy efficiency, thermal imager, hygrometer.

Введение

Энергетический аудит проводится в соответствии с требованиями законадательства в области энергосбережения и повышения энергоэффективности. Услуга оказывается аттестованными энергоаудиторами с использованием проверенных измерительных комплексов. Потенциал энергосбережения  на основании анализа полученных данных и результатов инструментальных измерений. Энергоаудит состоит из четырёх этапов:

Подготовительный сбор исходных данных; измерительный-проведение измерений с помощью специальных инструментов; аналитический анализ полученных данных и определение потенциала энергосбережению и повышение энергоэффективности; заключительный – подготовка заключения по энергосбережению и повышению энергоэффективности. [3] Энергоаудит перед установкой солнечных батарей необходим для оценки реального энергопотребления, анализа состояния крыши и участка, расчета оптимальной мощности СЭС, учета затенений и ветровых нагрузок.  

Материалы и методы исследования

Были проведены ключевые этапы энергоаудита в Мубарекском районе в махалле Каракум. Анализ потребления электроэнергии: изучение счетов за электричество для определения пиковых нагрузок и общего потребления за год, чтобы выбрать оптимальную мощность инвертора и количество панелей;

Оценка места установки: крыша: проверка ориентации (оптимально — юг, с отклонением до 20-30°), угла наклона, прочности стропильной системы и отсутствия затенений от деревьев и зданий.

Земельный участок: геодезические исследования для оптимального расположения наземной конструкции.

Техническое обследование: определение снеговых и ветровых нагрузок, проверка качества кровли для надежного крепления.

Проектирование и безопасность: разработка схемы подключения, расчет эффективности с учетом климата, проверка возможности подключения к локальной сети.

Выполнен план дома (вид сверху), определили размер комнат, расположение стен, окон и дверей, высоту потолков. Рассчитали ориентацию по сторонам света где север, юг, запад, что важно для оценки теплопотерь и солнечного нагрева. Выяснили толщину и материал стен и наличие утеплителя. Количество окон и дверей размеры тип (стеклопакеты или дерево).

Рисунок 1. План дома

Данные о коммуникационных системах жилого дома указаны в таблице № 1.

Таблица 1.

Коммуникационные системы

Анализ потребления электрической энергии

Собраны данные о потреблении энергоресурсов за последние три года.

Общее годовое потребление электрической энергии за 2023 год : 24740 kВт*ч

-Доля: газа 0 %, электрическая энергия 11 %, топливо другого типа 89 % (уголь, брикет). Общие годовые расходы: 7,6 млн сум.

 Общее годовое потребление электрической энергии 2024 год: 27897,3 kВт*ч

Доля:газа 0 %, электрическая энергия 9 %, 91 % топливо другого типа 89 % (уголь брикет) . Годовые расходы: 9 млн. сум.

Общее годовое потребление электрической энергии 2025 год: 29977,87 kВт*ч. Доля : газа 0 %, Электрическая энергия 8 %, топливо другого типа 89 % (уголь брикет). Годовые расходы составили 10 млн. сум.

На следующем этапе было выполнено инструментальное исследование зданий жилого дома. Проведение измерений было проведено с помощью оборудования для оценки температурного и влажностного режима.

Процесс измерения влажности был проведён с помощью гигрометра влагомера). анализ тепловых потерь был проведён с помощью тепловизора.

Результаты и обсуждения

С помощью исследований в отдельных элементах конструкций (стены, крыша, окна, двери) проведённых с помощью тепловизора было обнаружено что не выполнены требования по энергоэффективности Были предложены рекомендации по использованию солнечных гелиоколлекторов для системы нагрева воды. [4]

В данное время для нагрева воды используются бойлеры мощностью 1и 1,5 кВт. В соответствии  с приложением-3, [1] исходя из минимального суточного потребления горячей воды на 85 литров на человека, предлагается солнечный коллектор, рассчитанный на 400 литров.

Рассмотрим как работает бойлер : Необходимая энергия для обогрева воды

Q=m⋅c⋅ ΔT = 400⋅4,187⋅40 = 66 992 kДж, здесь , m -масса воды (кг), m = 400кг

c = 4,187 kДж /(кг ⋅°C) – удельная теплоёмкость воды .

ΔT – изменение температуры (°C). Комнатная температура воды составляет около 15⁰С . Нагревать воду предусмотрено до 55°C, ΔT= 55 °C - 15 °C=40°C.

1 kВт⋅час составляет 3600 kДж:

Q (kВт⋅час ) = 66 992 kДж 3600 kДж / kВт⋅час ≈ 18,6 kВт⋅час .

Для подогрева 400 литров воды требуется 18,6 kВт .

Расход электрической энергии составляет: 18,6⋅600 ≈ 11, 160 сум.

Годовой расход электрической энергии 11,160 сум ⋅ 365 день ≈ 4.073 795,6 сум.

За счёт применения солнечных коллекторов расходы на газ полностью компенсируются. Стоимость 400 литрового коллектора составляет от 5 млн до 10 млн сум. Средняя цена 7,5 млн.сум.

Дополнительные расходы: Для интеграции в отопительную систему необходимы трубы, насосы, расширительные баки и мелкие запчасти стоимостью 1 млн.сум.

Затраты на установку: Установка системы гелиоколлекторов на крышу — это комплекс работ, который включает несколько этапов: от подготовки до запуска системы. Расходы на установку и запуск составляет около 1,5 млн. сум. Всего требуется вложить около 10 млн. сумов

Срок самоокупаемости: составляет:

Рок= Инвестиционные расходы/Чистая прибыль в среднем за год

P_OK= I/B = 10 000 000 / 4 073 795,6 ≈ 2,4 года;

Произведен расчет утеплителя для стен зданий, теплоизоляции окон, крыш и полов [4]. Рассмотрен годовой объем сэкономленной энергии за счет энергосбережения, затраты на реализацию и срок окупаемости.

Снижение теплопроводности с 1,02 Вт/м²⋅К до 0,324 Вт/м²⋅К за счет утепления 100 м² наружных стен базальтом толщиной 5-8 см – составит 25 миллионов сумов; снижение теплопроводности с 2,9 Вт/м²⋅К до 2,8 Вт/м²⋅К за счет установки 9,1 м² трехслойных энергосберегающих окон – 5,6 млн сумов;

снижение теплопроводности с 0,85 Вт/м²⋅К до 0,8 Вт/м²⋅К за счет усиления теплоизоляции крыши на площади 77 м² – 6,4 млн сумоов. При общих инвестициях в 37 млн сумов средняя ожидаемая энергоэффективность составляет 15%. [4]

Рассмотрим возможность использования солнечной фотоэлектрической электростанции. В текущем 2025 году электропотребление дома составило 2727,6 кВт·ч электроэнергии. Энергоаудит был проведён с целью установки на крыше дома солнечной фотоэлектрической электростанции мощностью 10 кВт. Такая электростанция занимает площадь 60-100 м². Электростанция мощностью 10 кВт производит 14 500 кВт·ч электроэнергии в год.

В среднем жилой дом потребляет в общей сложности 30 227,58 кВт·ч энергии в год (по данным 2025 года). Из-за различных погодных изменений и пыли на панелях выработка солнечной энергии может снизиться на 10-30%, то есть в среднем на 20%. Даже в этом случае, по расчётам, установки солнечных панелей мощностью 10 кВт будет достаточно. Солнечная электрическая станция содержит солнечные батареи, включенные последовательно и параллельно, для получения необходимых значений напряжений и токов, соединительных линий и подключение этих линий в сборки для подачи требуемых значений напряжений и токов на инверторную установку с целью преобразования постоянного напряжения в переменное синусоидальное напряжение и через повышающий трансформатор включенные в единую промышленную энергосистему [5]

Солнечные панели: Около 25–30 штук общей мощностью ~10 кВт; инвертор: Сетевой (для продажи энергии) или гибридный (с возможностью подключения АКБ) мощностью 10-12 кВт (3 фазы); аккумуляторы (АКБ)-входят только в гибридные/автономные системы (LiFePO4 или гелевые);опорные конструкции-алюминиевые крепления для панелей на крышу или землю; кабель и коннекторы- специальный солнечный кабель (DC) и MC4 коннекторы ;щит защиты: комплект DC/AC защиты (предохранители, УЗИП). Сетевая СЭС (10 кВт), приблизительно 32 млн сум (экономия электричества, без аккумуляторов. Услуги по установке – 8 млн сумов.

Общие необходимые инвестиции составят 40 млн сумов.

Выводы

Проведённый энергоаудит показал значительный потенциал энергосбережения. Основные потери связаны с недостаточной теплоизоляцией здания. Внедрение комплекса мер утепление и солнечные технологии позволяет существенно снизить энергопотребление и затраты, обеспечивая окупаемость инвестиций в короткие сроки. Правильный расчёт потребления электроэнергии и выполнение рекомендаций предовратит покупку лишних панелей.

Список литературы:

1. SHNQ2.04.07-22 Правила и нормы градостроительства. «Тепловые сети» НПГ 2.04.07.22.19. 2022 г.
2. Постановление Президента Республики Узбекистан от 2 декабря 2022 года № ПП-436 «О мерах по повышению эффективности реформ, направленных на переход Республики Узбекистан на «зеленую» экономику до 2030 года.
3. Постановление Кабинета Министров Республики Узбекистан № 690 от 19 октября 2024 г. «Об установлении порядка проведения энергетических аудитов потребителей топливно-энергетических ресурсов и энергопотребления зданий и сооружений».
4. Методические рекомендации по проведению энергетических обследований (энергоаудита) зданий и сооружений. —. Теплотехника. Основы расчёта теплопотерь и теплоизоляции зданий. Ташкент; 2020 г.
5. Бекиров Э.А. Б 42 Возобновляемая энергетика / Э.А. Бекиров. – Симферополь : ИТ «АРИАЛ», 2016. – 384 с. ISBN 978-5-906813-66-4 Duffie J.A., Beckman W.A.
6. Норбоев А. Э., Бейтуллаева Р. Х. Регулирование скорости асинхронных машин с помощью математического моделирования //Universum: технические науки. – 2025. – Т. 7. – №. 2 (131). – С. 43-48.