Search for optimal solution of public building renovation in terms of life cycle

Abstract

Climate change became a priority issue on the agenda of the energy and environmental policy of the European Union. Energy efficiency and renewable energy are the main pillars to cope with climate change. Buildings consuming 40% of final energy in the European Union play a vital role here. This is the reason for changing attitude towards evaluation of the benefits of the renovation of existing buildings. Previously before making a decision on building renovation solutions the main factor was cost‐efficiency. Today life‐cycle approach taking into account energy consumption and abatement of greenhouse gases is more relevant. The goal of the paper is to compare different alternatives for the renovation of buildings taking into account energy, economic and environmental criteria while evaluating impact of renovation measures during their life cycle. The first alternative is renovation of a building up to the requirements of existing building codes. The second alternative is renovation of a building making its thermal characteristics of the envelopes by 25% better. The third alternative is renovation of a building making its thermal characteristics of the envelopes by 50% better. Possibility to use renewable energy in all the three alternatives is also investigated. The results of analysis show that in the case under consideration replacement of district heating, mostly based on fossil fuel, with a biomass boiler has an advantage in terms of environment and energy. However, economic attractiveness of these alternatives is rather moderate. Final choice of the alternatives depends on the priorities of a decision‐maker.

Visuomeninio pastato optimalaus renovacijos sprendimo paieška, atsižvelgiant į energetinius, aplinkos apsaugos ir ekonominius kriterijus

Santrauka. Klimato kaita tapo prioritetiniu punktu Europos Sąjungos energetikos ir aplinkosaugos politikos darbotvarkėje. Energijos vartojimo efektyvumas ir atsinaujinantys energijos ištekliai – pagrindinės nuostatos siekiant įveikti klimato kaitos keliamas problemas. Pastatams, kuriuose suvartojama 40 % Europos Sajungos galutines energijos, čia tenka pagrindinis vaidmuo. Tai yra priežastis keisti požiūrį, vertinant esamų pastatų renovavimo naudą. Anksčiau prieš priimant sprendimą dėl pastatų renovacijos pagrindinis faktorius buvo ekonominis efektyvumas. Šiandien tikslingiau yra atsižvelgti į gyvavimo ciklą, ivertinant energijos suvartojimo mastus ir šiltnamio dujų išmetius. Šio darbo tikslas – palyginti skirtingas pastatų renovavimo alternatyvas, atsižvelgiant į energetinius, ekonominius ir aplinkos apsaugos kriterijus, vertinant renovacijos priemonių itaką per jų gyvavimo laiką. Pirmoji renovacijos alternatyva – pastatas renovuojamas, kad atitiktų reikalavimus, keliamus pastatų atitvarų šiluminėms charakteristikoms. Antroji renovacijos alternatyva – pastato atitvarų šiluminės charakteristikos, palyginti su galiojančiais reikalavimais, gerinamos 25 %. Trečioji alternatyva – pastato atitvarų šiluminės charakteristikos, palyginti su galiojančiais reikalavimais, gerinamos 50 %. Papildomai įvertinama galimybė visais trim atvejais naudoti atsinaujinančius energijos išteklius. Analizės rezultatai parodė, kad nagrinejamu atveju gaunama energetinė ir aplinkosauginė nauda, kai vietoje esamos centralizuotai tiekiamos šilumos sistemos, kurioje šilumai gaminti pagrindinai naudojamas iškastinis kuras, irengiamas biomases katilas. Ekonomiškai šios alternatyvos yra mažiau patrauklios. Galutinis alternatyvų pasirinkimas priklauso nuo sprendimų priemėjo prioritetu.

Reikšminiai žodžiai: visuomeninis pastatas, renovacija, energijos vartojimo efektyvumas, įkūnytoji energija, gyvavimo ciklo analizė, gyvavimo ciklo kaštai, CO₂ emisijos.

Поиск оптимального решения при реновации общественного здания с учетом энергетических, экологических и экономических критериев

Резюме. Изменение климата стало приоритетным вопросом на повестке дня энергетической и экологической политики Европейского Cоюза. Энергетическая эффективность и возобновляемые источники энергии являются основными мерами для уменьшения изменений климата. С этой точки зрения большое значение имеют здания, так как они в Европейском Союзе потребляют 40 % энергии. Это является причиной изменения отношения к оценке выгод от реновации существующих зданий. Ранее для принятия решения о реновации здания основным фактором являлась экономическая эффективность. Сегодня более актуальным является учет потребления энергии и сокращения выбросов парниковых газов. Целью настоящей работы было сравнить различные варианты реконструкции здания с учетом энергетических, экономических и экологических критериев при оценке воздействия мер по реконструкции во время их жизненного цикла. Первый вариант – это реновация здания с целью улучшения его тепловых характеристик, доводя их до требований существующих строительных норм. Второй вариант – реновация здания с целью улучшения его тепловых характеристик на 25 % по сравнению с требованиями существующих строительных норм. Третий вариант – реновация здания с целью улучшения его тепловых характеристик на 50 % по сравнению с требованиями существующих строительных норм. Кроме этого, во всех трех вариантах исследована возможность использования возобновляемых источников энергии. Результаты анализа показали, что замена централизованного теплоснабжения, основaнного главным образом на использовании ископаемых видов топлива, на котел с биомассой имеет преимущество с точки зрения окружающей среды и энергетики, однако экономическая привлекательность такой альтернативы довольно умеренна. Окончательный выбор вариантов зависит от приоритетов субъекта, принимающего решение.

Ключевые слова: общественное здание, реновация, эффективность применения энергии, воплощенная энергия, анализ жизненного цикла, стоимость жизненного цикла, эмиссия CO₂.

First Publish Online: 27 Jun 2011

Keyword : public building, renovation, energy efficiency, embodied energy, life-cycle assessment, life-cycle costing, CO2 emissions, COPRAS