Мектеп ғимараттарында энергия үнемдеу



Мақалада Қазақстандағы мектеп ғимаратының энергия тиімділігін қамтамасыз ету шаралары және энергия үнемдеу технологияларын қолдана отырып, жалпы білім беретін мектептерді жобалаудың әлемдік тәжірибесі талданады. ХХ ғасырда салынған мектеп ғимараттарының көпшілігі жылу ыңғайсыздығымен, кабинеттердегі жарық деңгейінің жеткіліксіздігімен және ылғалдылық деңгейімен сипатталды. Бұл факторлар үй ішіндегі микроклиматты қамтамасыз ету үшін өте маңызды және мектеп ғимараттарында қауіпсіз және сау ортаны құрудың жалпы нормасына сәйкес бақылануы керек. Жұмыстың мақсаты-сәулеттік-жоспарлау шешімдерін, жаңа технологиялар мен жабдықтарды ғылыми негіздеу, олар энергияны тұтынуды азайтуды, үй-жайлардың жайлылығын арттыруды ескере отырып, оқу орындарында қолданылатын болады. Бұл зерттеудің нәтижесі жалпы білім беретін мекемелерде қолданылатын маңызды энергия үнемдейтін технологияларды, инженерлік жүйелерді анықтау болды. Бұл зерттеудің қолданылу саласы энергияны үнемдейтін оқу орындарын жобалау болып табылады.

Кілтті сөздер: энергия, энергетикалық тиімділік, энергия үнемдеу, экономика, тиімді пайдалану, микрокламат.

В статье анализируются меры по обеспечению энергоэффективности зданий школ в Казахстане и мировой опыт проектирования общеобразовательных школ с применением энергосберегающих технологий. Большая часть школьных зданий, построенных в XX в., характеризовалась тепловым дискомфортом, недостаточным уровнем освещенности в кабинетах и уровнем влажности. Приведенные факторы являются очень важными для обеспечения микроклимата в помещении и должны быть проконтролированы в соответствии с общей нормой создания безопасной и здоровой среды в зданиях школ. Цель работы состоит в научном обосновании архитектурно-планировочных решений, новейших технологий и оборудования, которые будут применяться в учебных заведениях с учетом сокращения потребления энергии, повышения комфортности помещений. Результатом данного исследования стало выявление важных энергосберегающих технологий, инженерных систем, которые будут применяться в общеобразовательных учреждениях. Область применения данного исследования — это проектирование энергоэффективных учебных заведений.

Ключевые слова: энергия, энергоэффективность, энергосбережение, экономика, эффективное использование, микрокламат.

The article analyzes measures to ensure the energy efficiency of school buildings in Kazakhstan and the world experience in designing secondary schools using energy-saving technologies. Most of the school buildings built in the XX century were characterized by thermal discomfort, insufficient light levels in classrooms and humidity levels. These factors are very important for ensuring indoor microclimate and should be controlled in accordance with the general norm of creating a safe and healthy environment in school buildings. The purpose of the work is to scientifically substantiate architectural and planning solutions, the latest technologies and equipment that will be used in educational institutions, taking into account the reduction of energy consumption, increasing the comfort of premises. The result of this study was the identification of important energy-saving technologies, engineering systems that will be used in educational institutions. The scope of this study is the design of energy-efficient educational institutions.

Keywords: energy, energy efficiency, energy saving, economy, efficient use, microclimate

Қазіргі уақытта көптеген әлемдік державалардың саясаты экономиканың энергетикалық тиімділігін арттыруға бағытталған. Энергетиканың даму дәрежесі қоғамның өндірістік күштерінің даму деңгейін, ғылыми-техникалық прогрестің мүмкіндіктерін және халықтың өмір сүру деңгейін көрсетеді. Өкінішке орай, адам тұтынатын энергияның едәуір бөлігі қолда бар энергия ресурстарын пайдалану тиімділігінің төмендігіне байланысты пайдасыз жылуға айналады. Энергия кез-келген мемлекеттің тұрақты дамуының маңызды элементі болып табылатындығын ескере отырып, олардың әрқайсысы адам қызметінің адам денсаулығы мен қоршаған ортаға әсерін барынша азайта отырып, адамдардың, әсіресе дамушы елдерде өмір сүру сапасын жақсарту мен дамытуды қамтамасыз ететін энергия үнемдеудің осындай тәсілдерін жасауға тырысады. 1-кестеде сіз әлемдегі энергияны тұтыну заңдылықтары мен тенденцияларын көре аласыз.

Кесте 1

2050 жылға дейінгі энергия тұтыну болжамы

Фактор	2010 ж .	Инерциялық сценарий
		2030 ж .	2050 ж .
Соңғы энергияны тұтын, млн. т. н. э.
Әлем	7722	10777	12,996
Дамыған елдер	3277	4067	4565
Дамушы елдер	4445	6711	8431
Бір тұтынушыға соңғы энергияны тұтыну, кг н. э./жыл
Әлем	114,4	131,2	142,1
Дамыған елдер	298,4	331,7	365,2
Дамушы елдер	68,8	86,1	96,7

Бюджеттік ұйымдарда энергия тасымалдаушылардың шамадан тыс шығындарының негізгі себептері: энергия тасымалдаушылардың шығынын нашар бақылау; энергия төлқұжаттарының болмауы; жарықтандыру жүйелерін автоматты реттеудің болмауы және жарықтандыру құрылғылары мен жарық көздерінің түрлерін дұрыс таңдамау; жылыту, ыстық сумен жабдықтау және желдету жүйелерін реттеуді автоматтандырудың болмауы; қоршау құрылымдары мен терезелер арқылы үлкен жылу шығыны болып табылады.

ТКШ секторында энергия үнемдеудің төмен көрсеткіштерінің себептері: тұрғын үй қорының тозуымен, қазіргі заманғы талаптарға сай келмейтін ғимараттардың жылу техникалық сипаттамаларымен, энергия үнемдеудің төмен насихатымен және энергия тиімділігін арттырумен байланысты.

Мектеп ғимараттарындағы энергияны үнемдеу шараларының нұсқаларын қарастырамыз:

1. АҚШ және Германия;
2. Қазақстан.

АҚШ және Германия. Алғашқы Энергия тиімді қоғамдық ғимараттардың мысалында энергия үнемдеу технологияларын қолдана отырып, білім беру мекемелерінің жобалары жасала бастады. Идея-ғимараттың тұтынатын энергиясын азайту. Күн панельдерінің орналасуымен ғимарат 50 % аз энергия жұмсайды. Оларды негізгі бағыттарға орналастыра отырып, оқу бөлмелері оқшауланады, өйткені олар негізінен оңтүстік жағында болады, сонымен қатар сыныптардың бір бөлігі шығыс және батыс жағында орналасады. Терезелер барлық жағынан қарауы керек, бірақ витраждар мен үлкен терезе саңылаулары шығыс, оңтүстік және батыс жағында орналасады. Қызметтік, негізінен қойма, қосалқы және техникалық үй-жайлардың терезелері солтүстікке қарайды. Жарық шамдары мен шағылыстыратын төбелік панельдер бөлмелерге күн сәулесінің көп түсуіне мүмкіндік беретіндіктен, жасанды жарықтандыру қажеттілігі азаяды. Жылыту жүйесі жердің энергиясына негізделген, ал ғимараттағы ыстық суды күн жылытқыштары береді. Ғимараттың оңтүстік қасбетінде бөлмелерді шамадан тыс қызып кетуден қорғайтын арнайы терезелер орнатылады.

Мектеп ғимаратының көлемдік-жоспарлау, сәулеттік, инженерлік және конструктивтік шешімдері жасанды жарықтандырусыз жасауға мүмкіндік береді. Мектептің үй-жайлары орта есеппен 74 % күн сәулесімен жарықтандырылады. Күн панельдерін ғимараттың төбесінде ғана емес, сонымен қатар Оңтүстік қасбетте орналастыру туралы шешім олардың көп мөлшерін орнатуға мүмкіндік береді, осылайша электр энергиясын өндіру артады. Жылуды қалпына келтіретін желдетуді орнату арқылы ғимаратты тек таза ауамен жабдықтауға болады. Геотермалдық қондырғы табиғи жылу көздерінен ғимарат үшін жылу энергиясын өндіреді. Ғимараттың температурасы сыртқы ауа температурасына байланысты реттеледі. Суық мезгілде ғимарат жылынып, ыстық ауа-райында салқындатылады. Демек, ғимаратта жылдың кез келген уақытында жайлы микроклимат қалыптасады.

Энергия үнемдеу мәселесі шет елдерде ғана емес, Қазақстанда да қарастырылуда.

Қазақстан Республикасында білім беру мекемелерінде электр энергиясын тұтынушылардың негізінен 5 тобы бар: жарықтандыру (60–70 %), электр қозғалтқыштары бар тұтынушылар (10–30 %), электр энергиясын 10 %-дан 20 %-ға дейін тұтынатын әртүрлі қыздыру қондырғылары (қайнатқыштар, электр плиталары және т. б.), компьютерлер 10 %-ға дейін, әртүрлі зертханалық стендтер 5–10 %. Жылу энергиясы бойынша жылу тұтынушылардың үш тобын бөлуге болады: жылыту 53–70 %, ыстық сумен жабдықтау 16–30 %, желдету 10–25 %.

«Энергия үнемдеу — 2020" бағдарламасын зерттеу негізінде, энергияны үнемдеудің келесі әдістері мен шараларын және олардың экономикалық әсерін анықтауға болады.

Бірінші әдіс терезелердің, есіктердің саңылаулары арқылы жылу шығынын азайту, сонымен қатар суық ауаны жылыту ол сырттан келеді. Бұл әдіс үшін келесі шараларды орындау қажет: саңылауларды жою оларды көбікпен, тығыздағышпен, мақтамен толтыру арқылы; екі қабатты терезелерді немесе үш қабатты әйнектерді орнату; желдету арналарын жабу немесе реттелетін торларды орнату. Осылайша біз жылу шығынын 15 %-дан 39 %-ға дейін төмендетеміз.

Екінші әдіс жылыту құрылғыларының жылу шығынын арттыру. Бұл әдіс үшін біз келесі іс-шараларды өткіземіз: радиаторларды жиһазбен, перделермен бөгемеңіз; радиаторларға крандарды, термостаттарды орнатыңыз; ыстық сумен қамтамасыз ететін құбырларды көбік материалмен немесе киізбен оқшаулаңыз; радиатордың артына және терезе астына, жылтыр пленкадан немесе алюминий фольгадан шағылыстыратын экранды орнатыңыз, қабырға мен экранның арасына киізден жасалған жылу оқшаулағыш қабатты қою керек. Бұл іс-шаралар адамдар тұратын бөлмедегі микроклиматты жақсартады және әрине жылу үнемдеуді арттырады.

Үшінші әдіс-электр энергиясын тұтынуды азайту. Ол үшін сізге қажет: энергияны үнемдейтін шамдарды қолданыңыз және электр құрылғылары мен жарықтандыруды өшіру тәртібін сақтаңыз. Осылайша біз электр қуатын 15–40 % үнемдей аламыз.

Төртінші әдіс-энергия шығынын есепке алу және реттеу. Яғни, электр, жылу есептегіштерін және термостаттарды орнату. Бұл біздің энергия ресурстарымыздың 30–50 % үнемдейді.

Осы бағдарламадағы осы әдістер мен іс-шаралардан басқа, әр сектор бағыттар бойынша бөлінді. Энергия үнемдеу және энергия тиімділігі бойынша «Энергия үнемдеу — 2020» бағдарламасының кейбір бағыттары «Энергетикалық тиімді құрылыс», «Энергетикалық тиімді бюджет секторы», «Энергетикалық тиімді жарықтандыру» болды. Мектеп ғимараттары бюджеттік секторға кіреді, жарықтандыруды қарапайым тұрғын үйлерден бірнеше есе көп пайдаланады және, әрине, халықтың өсуімен жаңа мектеп ғимараттары салынады. Аталған бағдарламада ҚР экономикасы салаларында энергия үнемдеу бойынша іс-шаралар ұсынылды.

«Энергетикалық тиімді құрылыс» бағытында барлық құрылыс нормалары мен ережелерін қайта қарау және қатаңдату, жасыл құрылыс бойынша шараларды енгізу, жаңа құрылыс және қолданыстағы өндірістік, әкімшілік, әлеуметтік-мәдени, сондай-ақ тұрғын үйлерді пайдалану үшін энергия тұтынудың шекті нормаларын белгілеу ұсынылады.

«Энергетикалық тиімді бюджет секторы» бағытында:

— мемлекеттік мекемелер ғимараттарына кезең-кезеңімен энергия аудитін жүргізу;

— бюджеттік мекемелерде энергия үнемдеу бойынша үлгілік шешімдерді іске асыру;

— мемлекеттік мекемелер үшін құрылыс түрлері мен қызмет түрлері бойынша электр және жылу энергиясын тұтыну нормаларын белгілеу.

«Энергия тиімді жарықтандыру» бағытында келесі шараларды қарастыру ұсынылады:

— бюджет саласының ғимараттары мен құрылыстарында ішкі жарықтандыруды жаңғырту;

— энергия тиімді жарықтандыруды ілгерілету бойынша ақпараттық бағдарламаларды іске асыру;

— жоғары тиімді және жоғары сапалы жарықтандыру өнімдерінің қолжетімділігін қамтамасыз ету үшін ең төменгі энергия тиімділігі стандарттарын әзірлеу.

Салыстыруды негізге ала отырып, Қазақстан АҚШ пен Германияның мысалдары бойынша энергетикалық тиімді мектеп ғимараттарын салуға қабілетті. Сондай-ақ, «Энергия үнемдеу — 2020» бағдарламасының үлгісі бойынша ХХ ғасырдың басында салынған мектеп ғимараттарын қайта жаңғыртуға болады. Автордың пікірінше, алынған зерттеулерден Қазақстан АҚШ пен Германияның үлгілері бойынша жаңа мектептер салуы керек. Мектептерді қайта құру білім алушылар үшін және ел экономикасы үшін теріс әсер етеді. Өйткені, дәл осы қаржыны ескі және айналмалы ғимаратты жақсартудан гөрі жаңа ғимарат салуға бөлуге болады.

Әдебиет:

1. Беляев В. С., Граник Ю. Г., Матросов Ю. А. Энергоэффективность и теплозащита зданий. Учебное пособие. — М.: Издательство АСВ, 2014. — 400 с.
2. Алинов М. Ш. Основы энергосбережения и энергоэффективности: учебное пособие. / М. Ш. Алинов — Алматы: Бастау, 2015. — 288 стр.
3. Смирнова С. Н. Принципы формирования архитектурных решений энергоэффективных жилых зданий: дис.... канд. архитектуры. — Н. Новгород, 2009. — 216 с.