Оценка окупаемости затрат на утепление здания

Введение. Одним из вариантов снижения тепловых потерь зданием является утепление наружных ограждающих конструкций. За рубежом и в нашей стране распространение получило утепление стен так называемым способом «мокрый фасад». Такое название способа обусловлено использованием в процессе выполнения работ влажных строительных смесей. Процесс утепления стен состоит из крепления теплоизоляционного материала к утепляемой стене клеем и тарельчатыми дюбелями, нанесения на утеплитель базового штукатурного армированного стеклосеткой слоя, устройства декоративного отделочного слоя (рис. 1).

Клеевой слой

Теплоизоляционный материал Базовый армированный слой Адгезионная грунтовка Декоративная штукатурка Лакокрасочное покрытие (при необходимости)

Рисунок 1 – Утепление стены способом «мокрый фасад»

В качестве теплоизоляционного материала используются жёсткие плиты из минеральной (каменной) ваты плотностью 120-150кг/м3 (Технониколь Технофас Оптима, Baswool (Басвул) Фасад, фасадные плиты Роквул и др.) или пенополистирольные фасадные плиты по ГОСТ 15588-2014). Применяемые материалы характеризуются различными теплотехническими и стоимостными показателями, влияющими на толщину теплоизоляционного слоя и срок окупаемости затрат на утепление ограждающих конструкций. По требованиям свода правил [1] срок окупаемости утепления ограждающих конструкций здания не должен превышать 10 лет.

Цель исследования – предложить способ прогнозирования окупаемости затрат на утепление наружных ограждающих конструкций здания.

Результаты исследования. Затраты на утепление здания должны окупаться экономией затрат на его отопление. Прогнозируемый срок окупаемости затрат на утепление можно определить приравняв удельные значения стоимости теплоизоляции и сэкономленных средств на отоплении утеплённого здания за N лет

Сед =S?3„,,                              (1)

где С – единовременные затраты на утепление стены, руб/ м²; Э от. i – экономия затрат на отопление в i -ом году, руб/м².

Рассматривая процесс теплопередачи через ограждение как стационарный [2], годовую экономию тепла после устройства теплоизоляции можно определить на основании следующего выражения

Q=Q, Q^=h-^^.z  _E!Z£«£si^.2= (te-t             , (2)

4                 Я8+Я1+Ян Я8+Я1+Я2+Ян        4 E отлер,/ \я01Я02/   ’ ' '

где Qi11 Qz – соответственно тепловые потери неутеплённой и утеплённой стены через 1м2 в течение отопительного периода; tg – расчётная температура внутри жилого помещения, оптимальное значение которой по ГОСТ 30494-2011«Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях» равно 20-22о С; ^от .пер – средняя температура наружного воздуха в течение отопительного периода, оС, принимаемая по СП 131.13330.2025 Строительная климатология; - – продолжительность отопительного периода в течение года, сут., со среднесуточной температурой наружного воздуха не более 8 оС, также принимаемая по СП 131.13330.2025; ДвиЛн – термическое сопротивление восприятию и отдаче тепла соответственно у внутренней и наружной поверхности стены; R^yl Rz – термическое сопротивление соответственно неутеплённой стены и теплоизоляционного слоя; RoL 11 Ro2 – общее сопротивление теплопередаче соответственно неутеплённой и утеплённой стены.

Сэкономленные затраты на отопление без их дисконтирования за определённый период времени N, год, можно определить на основании следующего выражения

где Q – годовая экономия тепла; C; – тариф на отопление природным газом в i – ом году.

Стоимость тепловой энергии ежегодно возрастает и по ряду причин (компенсация экспортных потерь, реализация масштабных программ газификации и поддержание добычи и др.) опережает инфляцию [3]. Например, розничная цена на 1000 м3 природного газа для отопления помещений физическими лицами в Орловской обл. в 2026г. увеличена на 11%, рост инфляции составил около 6% [4, 5].

С допущением приняв ежегодное увеличение стоимости розничной цены на газ за постоянную величину, выражение суммы затрат на газовое отопление в (3) можно заменить суммой первых N членов геометрической прогрессии

“^   *      q 1             1   , где q – знаменатель прогрессии, характеризующий прогнозируемое среднее ежегодное увеличению тарифа на газ; С1 и CN – розничная цена на газ соответственно начальная и в N году.

С учётом полученных выражений (2) и (4) экономия затрат на отопление за первых N лет составит

чл01л02/        И х

Стоимость денег с течением времени снижается [6]. В связи с этим для приведения отдалённой экономии затрат на отопление к начальному периоду значение показателя знаменателя прогрессии q в выражении (5) должно быть уменьшено на прогнозируемый среднегодовой рост инфляции

9 =                        ,                            (6)

, где р и i – соответственно прогнозируемые значения среднего роста тарифа на природный газ и инфляции, %.

Отделив постоянные и переменные члены выражения (5), получим

2? эт = Ай" - 1)                    (7)

Приравняв единовременные затраты на утепление стены и сэкономленные за первые N лет эксплуатационные расходы на отопление, после преобразований определим прогнозируемую продолжительность окупаемости единовременных затрат N

Сед=А-(^-1)(8)

ig (—+1)

откуда      N =           ,(9)

где     A^-^eplt^) *-^(10)

= 1 +(11)

1'

В качестве примера установлены прогнозируемые сроки окупаемости затрат на утепление фасада индивидуального жилого дома в г. Орле в зависимости от толщины слоя теплоизоляции, вычисленные по формуле (9). Для прогноза рассматривались следующие исходные данные: утепляемые стены толщиной 51см из силикатного кирпича (рис. 2 ); продолжительность и среднесуточная температура отопительного периода соответственно 195 сут. и -1,8 оС; расчётная внутренняя температура 20оС по ГОСТ 30494-2011; теплоизоляционный слой толщиной от 50 до 250 мм принимался в двух вариантах: плиты из минеральной (каменной) ваты и пенополистирольных фасадных плит по ГОСТ 15588-2014; тариф на газ для отопления жилого дома – 9,17руб/м3 (1,21 руб/1000ккал); максимальный рост тарифа за коммунальные услуги с 01.10. 2026 г. для Орловской обл. 15% [7]; рост инфляции по официальным данным не более 6% [ 8 ].

Рисунок 2 – Схема утепления однослойной стены способом «мокрый фасад»: 1 – утепляемая стена; 2 – теплоизоляционный слой

Единовременные затраты на утепление 1м2 стены и соответствующее снижение годовых тепловых потерь при различных вариантах утепления приведены в табл. 1.

Таблица 1 – Единовременные затраты на утепление стены и снижение годовых тепловых потерь при различных вариантах утепления фасада

Вид утеплителя	Толщина теплоизоляционного слоя, мм
	50	100	150	200	250
Минераловатные плиты Rockwool плотностью 150 кг/м3	2284 96	2863 115,1	3442 123,25	4020 127,84	4600 130,8
Пенополистирольные фасадные плиты ППС 15 Ф	2046 100, 8	2386 118,15	2726 126,0	3066 129,9	3406 132,43

Примечание. В числителе указаны единовременные затраты, руб, на утепление стены, в знаменателе – снижение тепловых потерь за год, тыс. ккал.

При определении прогнозируемого срока окупаемости затрат на утепление ограждающих конструкций учитывались факторы, сокращающие длительность этого периода: выполнение работ принято собственными силами; стоимость строительных материалов по возможности определялась по оптовым ценам. Изменение прогнозируемых сроков окупаемости приведено на рис. 3.

ПРОГНОЗИРУЕМЫЙ СРОК ОКУПАЕМОСТИ, ЛЕТ шшшшшша»минераловатные плиты шяшшшш^ пенополистирольные плиты

12	13	13	14	15
11	11	12	12	13
5	10	15	20	25	30

ТОЛЩИНА УТЕПЛИТЕЛЯ , СМ

Рисунок 3 – Прогнозируемые сроки окупаемости утепления стен жилого дома без капитализации доходов от сэкономленных затрат на отопление

Если доходы от сэкономленных затрат на отопление утеплённого дома будут капитализироваться (размещаться в банке под процент), то свод правил [1, формула (Г.9)] дисконтированный срок окупаемости мероприятий по утеплению ограждающих конструкций Т ок рекомендует определять по нижеприведенной формуле (12). Величина

Т ок при капитализации промежуточных доходов меньше, чем при дисконтировании

_ in(l+T_op/100)

ок Zn(l+p/100) , где Т0 – бездисконтный срок окупаемости, лет, рассчитываемый по формуле т0 = сщ/лэ, где с – единовременные затраты на утепление ограждения, руб.; ΔЭ – снижение годовых эксплуатационных расходов Э на тепловую энергию за счет энергосбережения, руб./год.

Вычисленные прогнозируемые сроки окупаемости для двух вариантов утепления ограждающей конструкции по формуле (12) приведены на рис.4. Свод правил [1, прил. Г)] устанавливает срок окупаемости затрат на утепление не более 10 лет.

0       5       10      15      20      25      30

ТОЛЩИНА УТЕПЛИТЕЛЯ, СМ минераловатные плиты        пенополистирольные плиты

Рисунок 4 – Прогнозируемые сроки окупаемости утепления стен жилого дома с капитализацией доходов от сэкономленных затрат на отопление

Выводы:

• 1.    Предложен способ определения прогнозируемого срока окупаемости утепления стен здания способом «мокрый фасад». Способ прогнозирования может использоваться при других вариантах утепления фасадов зданий.

• 2.    Выведены формулы для определения прогнозируемых значений экономии затрат на отопление и срока окупаемости капиталовложений на утепление ограждающих конструкций здания.

• 3. Показано, что с увеличением толщины теплоизоляционного слоя прогнозируемый срок окупаемости затрат на утепление возрастает. Наиболее быстро окупаются затраты на утепление ограждающих конструкций при толщине теплоизоляции 50 и 100 мм.