Аналіз сценаріїв підвищення рівня енергетичної ефективності громадських будівель з інтеграцією ВДЕ

Abstract

Мета роботи – дослідження проектів підвищення рівня енергетичної ефективності громадських будівель з використанням спеціалізованого програмного забезпечення для динамічного енергетичного моделювання DesignBuilder/EnergyPlus для різних рівнів енергетичної ефективності та інтеграції нетрадиційних та відновлюваних джерел енергії. В процесі дослідження заявленої проблематики проведено аналіз актуальної нормативно-правової бази України, яка окреслює та регулює підходи до оцінки енергетичної ефективності будівель та наявні програмні комплекси, використано апробовані спеціалізовані програмні комплекси для динамічного енергетичного моделювання будівель (DesignBuilder/EnergyPlus) та нетрадиційних та відновлюваних джерел енергії (PV*SOL premium, T*SOL). У ході дослідницької роботи проаналізовано проекти з підвищення рівня енергетичної ефективності громадської будівлі з використанням різних сценаріїв / рівнів енергетичної ефективності та інтеграції нетрадиційних та відновлюваних джерел енергії. Розглянуто наступні сценарії: фактичний, базований, запропонований та покращений запропонований. Для кожного з сценаріїв проаналізовано показники споживання кінцевої та первинної енергії на потреби опалення, охолодження, освітлення, обладнання, вентилятори та насоси, ГВП, а також викиди СО2 та потенціал заміщення енергії з ВДЕ. В результаті впровадження заходів, що передбачені в запропонованому сценарії, споживання кінцевої енергії може зменшитися на 58,6% у порівнянні з базовим випадком, в той час як покращений запропонований сценарій може збільшити ці показники до 62,6%. Коефіцієнт заміщення теплової енергії за рахунок ВДЕ може складати 22%, для електричної – 16% (покращений запропонований сценарій). Використано динамічне енергетичне моделювання для розрахунку рівня енергетичної ефективності громадської будівлі для різних сценарії, проведено моделювання інтеграції нетрадиційних та відновлюваних джерел енергії при заміщенні теплової та електричної енергії. В результаті проведення заявленого дослідження визначено потенціал економії кінцевої та первинної енергії, викидів СО2 при впровадження різних сценаріїв проєктів підвищення рівня енергетичної ефективності та інтеграції ВДЕ, що дозволяє приймати обґрунтовані технічні рішення при проведенні комплексної модернізації громадських будівель в Україні.

The study aims to investigate projects aimed at increasing the level of energy efficiency of public buildings using specialized software for dynamic energy modeling, DesignBuilder/EnergyPlus, for various levels of energy efficiency and integration of non-traditional and renewable energy sources. In the process of researching the stated problem, the current regulatory framework of Ukraine, which describes and regulates approaches to assessing the energy efficiency of buildings and available software complexes, were analyzed. Proven specialized software for dynamic energy modeling of buildings (DesignBuilder/EnergyPlus) and non-traditional and renewable energy sources (PVSOL premium, TSOL) were used. During the research work, projects aimed at increasing the level of energy efficiency of a public building using different scenarios/levels of energy efficiency and integration of non-traditional and renewable energy sources were analyzed. The following scenarios were considered: actual, baseline, proposed, and enhanced proposed. For each scenario, indicators of final and primary energy consumption for heating, cooling, lighting, equipment, fans and pumps, hot water supply, as well as CO2 emissions and the potential for energy substitution from RES were analyzed. As a result of the implementation of measures provided for in the proposed scenario, the consumption of final energy can decrease by 58.6% compared to the baseline case, while the enhanced proposed scenario can increase these indicators to 62.6%. The coefficient of substitution of thermal energy by RES can be 22%, for electricity – 16% (enhanced proposed scenario). Scientific novelty. Dynamic energy modeling was used to calculate the level of energy efficiency of a public building for different scenarios, and modeling of the integration of non-traditional and renewable energy sources when replacing thermal and electrical energy was conducted. As a result of the conducted research, the potential for saving final and primary energy, CO2 emissions when implementing various scenarios of projects aimed at increasing the level of energy efficiency and integrating RES was determined, allowing to make informed technical decisions during the comprehensive modernization of public buildings in Ukraine.