Способы повышения энергоэффективности в строительстве

Полный текст

Введение. Рост потребностей населения в энергетических ресурсах при уменьшении их запасов делает актуальной разработку методов повышения энергоэффективности зданий. Отмечена важность повышения уровня энергоэффективности за счет подбора комплекса мер по эффективному использованию энергетических ресурсов на всех этапах жизненного цикла. Анализ жилищного фонда г. Ростова-на-Дону, объемы прироста ввода жилья в России, имеющие положительную динамику, демонстрируют необходимость повышения энергоэффективности строящихся зданий.

Материалы и методы. Энергоэффективными методами являются применение современных теплоизоляционных материалов и «зеленое» строительство. Под последним подразумевается подход к созданию зданий с наименьшим влиянием на окружающую среду на всех этапах жизненного цикла — от проектирования до ликвидации здания, включающий применение «зеленых» технологий: окна Smart Energy Glass, рекуператоры, солнечные панели.

Результаты исследования. Рассмотрены результаты применения энергоэффективных технологий на примере строящегося жилого комплекса «Островский» в г. Ростове-на-Дону. В результате планируемый класс энергоэффективности В (высокий) был повышен до А+ (очень высокий), что является одним из критериев зеленых зданий.

Обсуждение и заключения. Применение энергоэффективных мер при строительстве жилых домов позволяет экономить значительные объемы энергии и ресурсов на этапе эксплуатации домов повышенной этажности. В результате повышается класс энергоэффективности строений.

Ключевые слова

С. Г. Шеина

Донской государственный технический университет
Россия

заведующая кафедрой «Городское строительство и хозяйство», доктор технических наук, профессор

Л. В. Гиря

доцент кафедры «Городское строительство и хозяйство», кандидат технических наук, доцент

А. Е. Швец

магистрант 1 курса направления «Гражданское строительство», кафедра «Городское строительство и хозяйство»

Н. С. Ларин

магистрант 1 курса направления «Информационное моделирование в строительстве и городском хозяйстве»

Список литературы

Шеина, С. Г. Оценка методов повышения энергоэффективности в жилых зданиях повышенной этажности для г. Ростова-на-Дону / С. Г. Шеина, П. В. Федяева // Инженерный вестник дона. — 2013. — № 2. — С. 86–92. URL: http://ivdon.ru/magazine/archive/n2y2013/1713

Фриев, А. М. Исследование методов повышения энергоэффективности жилых зданий / А. М. Фриев, Д. А. Погодин // Вестник Евразийской науки. — 2019. — Т. 11, № 5. URL: https://esj.today/PDF/61SAVN519.pdf

Шеина, С. Г. Применение мирового опыта при строительстве энергоэффективных жилых комплексов в России / С. Г. Шеина, П. В. Федяева, А. А. Черникова // Инженерный вестник дона. — 2013. — № 5. URL: https://ivdon.ru/ru/magazine/archive/n5y2022/7646

Леонова, А. Н. Методы повышения энергоэффективности зданий при реконструкции / А. Н. Леонова, М. В. Курочка // Вестник МГСУ. — 2018. — № 13. Вып. 7 (118). — С. 805–813.

Игнатьев, В. Н. Перспективы энергосбережения и энергоменеджмента в России / Игнатьев В. Н. // Энер- госбережение. — 2019. — № 3. — С. 60–65. URL: https://abok.ru/for_spec/articles.php?nid=7210

Васильев, Г. П. Повышение энергетической эффективности многоквартирных домов. Проблемы и приоритетные задачи // Энергосбережение. — 2016. — № 5. — С. 4–9. URL: https://abok.ru/for_spec/articles.php?nid=6449

Власенко, Г. П. Оценка эффективности использования многокритериального алгоритма для формирования перечня энерго- и ресурсосберегающих мероприятий в зданиях / Г. П. Власенко, А. З. Халилуллина // Энергосвет. — 2019. — № 3 (53). — 2018. — С. 32–39. URL: http://www.energosovet.ru/bul_stat.php?idd=721

Фадеева, Г. Д. Повышение энергеэффективности жилого фонда за счёт малозатратных технологий (на примере г. Пензы) / Г. Д. Фадеева // Молодой ученый. — 2013. — № 6 (53). — С. 156-158. URL: https://moluch.ru/archive/53/7102/

Левинзон, С. В. Энергоресурсы: прогнозы и реальность : моногр. / С. В. Левинзон. — Москва : Акаде- мия Естествознания, 2018. — URL: https://monographies.ru/ru/book/view?id=778

Рецензия

Шеина С.Г., Гиря Л.В., Швец А.Е., Ларин Н.С. Методы повышения энергоэффективности на этапе строительства жилых зданий повышенной этажности. Современные тенденции в строительстве, градостроительстве и планировке территорий. 2022;1(1):17-23. https://doi.org/10.23947/2949-1835-2022-1-1-17-23

For citation

Sheina S.G., Girya L.V., Shvets A.E., Larin N.S. Methods of Enhancing Energy Efficiency at the Stage of Construction of High-Rise Residential Buildings. Modern Trends in Construction, Urban and Territorial Planning. 2022;1(1):17-23.

https://doi.org/10.23947/2949-1835-2022-1-1-17-23

Энергосберегающая строительный бетон рекуперация

Чтобы «вписаться» в нормативы, задаваемые новыми СНиПами, прежде всего строителям приходится использовать новые эффективные теплоизоляционные материалы и конструкции. В противном случае как толщина наружных ограждающих конструкций, так и их стоимость, были бы непомерно высокими. Например, при сохранении однослойной конструкции стен из полнотелого кирпича их толщина должна была бы составить около двух метров. Поэтому для обеспечения требуемых показателей внешние стены жилых зданий строят многослойными, содержащими несущий и теплоизоляционный слои. По расчетам ЦНИИЭП жилища, применение теплоэффективных наружных ограждений за счет экономии тепловых ресурсов окупает единовременные затраты во вновь строящихся жилых и гражданских зданиях в течение семи-восьми лет, а в существующих домах — в течение 12-14 лет.

В применяемых ныне трехслойных конструкциях значительно снизилось количество и размер так называемых мостиков холода, которые образовывались ранее при устройстве теплоизоляционного слоя между железобетонными элементами ограждающей конструкции. Между утеплителем и наружной стеной по конструктивным особенностям проходило железобетонное ребро, имевшее очень высокий коэффициент теплопроводности. Теперь в таких конструкциях используют металлические и стеклопластиковые дискретные связи, что приводит к повышению теплотехнической однородности конструкции и повышению приведенного сопротивления теплопередаче.

Структура применяемых в Беларуси теплоизоляционных материалов достаточно близка к структуре, сложившейся в передовых зарубежных странах. В основном это минераловатные изделия (более 65%), на стекловатные материалы приходится 8%, еще 20% — на пенопласты, доля теплоизоляционных бетонов не превышает 3%, вспученного перлита, вермикулита и изделий на их основе — 2-3, а на остальные виды эффективных теплоизоляционных материалов приходится 1-2%. При использовании эффективных теплоизоляционных материалов по периметру здания с каждого его метра за счет уменьшения толщины наружных ограждающих конструкций высвобождается примерно по 0,25 кв. м полезной площади. Также многослойные системы наружного утепления позволяют снизить нагрузку на фундамент, а стало быть, сократить расходы на его возведение.

Одним из наиболее динамично развивающихся считается сегмент экструдированного пенополистирола, ежегодный рост которого оценивается в 25-30%. Он отличается самым низким коэффициентом теплопроводности 0,03 и практически нулевым показателем влагопоглощения (за 30 суток в воде набирает всего 2-5% влаги).

Основной проблемой является то, что в настоящее время малоизученным остается вопрос долговечности теплоизоляционного материала при эксплуатации в ограждающих конструкциях. В первую очередь это относится к волокнистым утеплителям и пенопластам. Имеющиеся результаты свидетельствуют о том, что срок службы теплоизоляционного материала из стекловолокна или на основе минеральной ваты составляет 25-30 лет. По прошествии этого срока начинает возрастать коэффициент теплопроводности.

Помимо применения утеплителей повышение теплоизоляции достигается за счет материалов на минеральной основе: газо- и пенобетонов, полистиролбетона, а также пустотелых крупноформатных керамических материалов из пористой керамики. Легкие ячеистые бетоны позволяют экономить тепло и снижать энергозатраты примерно на 20%. В то же время использование конструкционного легкого бетона позволяет экономить 30-50% массы при строительстве высотных зданий. Такие легкие бетоны применяются, например, для производства однослойных наружных стен, самонесущих в пределах этажа.

Важно, что легкие бетоны можно производить с использованием пористых заполнителей из технологических отходов (шлаки, шламы, золы, осадки сточных вод, бытовой мусор и т. д.).

В последние годы в жилищно-гражданском строительстве для обеспечения теплозащиты также активно применяют наружные стены с фасадными системами. Наружное расположение теплоизоляции в общем балансе теплопотерь оказывается значительно более эффективным по сравнению с внутренним, в первую очередь из-за существенного превышения суммарной длины теплопроводных включений примыканий внутренних стен и перекрытий по фасадам зданий длины теплопроводных включений в его углах. В случае устройства теплоизоляции снаружи толщина слоя утеплителя может быть на 25-35% меньше, чем при внутренней теплоизоляции. Еще одним преимуществом наружной теплоизоляции является возрастание теплоаккумулирующей способности массивной части стены. Например, при наружной теплоизоляции кирпичных стен они при отключении источника тепла остывают в шесть раз медленнее стен с внутренней теплоизоляцией при одной и той же толщине слоя утеплителя.

Фасадные системы можно разделить на:

· системы со штукатурными слоями. Системы со штукатурными слоями предусматривают клеевое или механическое закрепление утеплителя с помощью анкеров, дюбелей и каркасов к несущей части стены с последующим оштукатуриванием;

· системы с облицовкой кирпичом или другими мелкоштучными материалами;

· системы с защитно-декоративными экранами. Такие системы выполняют с воздушным вентилируемым зазором между утеплителем и экраном. По этой причине рядом фирм такие системы утепления называются вентилируемым фасадом. В настоящее время в отечественной практике фасадостроения используется более 40 вариантов навесных систем.

Второе по значимости направление энергосбережения в жилых зданиях — замена устаревших окон и дверей в зданиях. Окна остаются наиболее уязвимым местом в ограждающих конструкциях, несмотря на постоянное совершенствование. В обычных деревянных окнах с двойным остеклением через не плотности ограждающих конструкций в жилую комнату поступает наружный воздух в количестве, при котором за 1 час заменяется половина объема помещения (кратность воздухообмена 0,5). Однако со временем в таких окнах могут образовываться различные щели, в результате чего возникает излишняя инфильтрация. Это приводит к увеличению годовых потерь теплоты с 5,2 ГДж при кратности воздухообмена 0,5 до 20,8 ГДж при двукратном воздухообмене (для двухкомнатной квартиры). В результате через окна из помещений в нашей стране уходит до 40% тепла. Сегодня современные оконные конструкции с трехслойным остеклением предлагает целый ряд отечественных и зарубежных фирм.

Вместе с тем следует учитывать, что такие окна могут удорожать строительство приблизительно на 8%, остекление балконов и лоджий — на 3-5%. Надо также иметь в виду, что следствием установки герметичных пластиковых окон в большинстве случаев становится нарушение воздухообмена в помещениях зданий, где традиционно проектируется система естественной вентиляции. Из-за пониженной воздухопроницаемости притворов окон в пластмассовых переплетах (и новейших типов окон в деревянных переплетах) и высокой герметизации примыкания окон к стенам происходит недостаточный воздухообмен и, как следствие, возникает повышенная влажность в помещениях. Увеличение влажности воздуха в помещении вынуждает к частому открыванию форточек, а это на 50-70% снижает заложенный эффект повышения теплозащитных качеств окон. Вместе с тем современные оконные конструкции уже оснащаются регулируемыми приборами вентилирования (шумозащитными клапанами, специально организованными отверстиями в оконном профиле, поворотно-откидными устройствами, фиксаторами), которые могут обеспечить любой вариант проветривания помещения по желанию пользователя. Таким образом, внедрение энергоэффективных окон без конструктивного решения всего оконного проема с учетом конвекции и организации воздухообмена зачастую приводит к обратному эффекту, т. е. к снижению теплозащитных качеств окон в условиях эксплуатации и ухудшению условий для проживания. Решение вопроса адекватного воздухообмена потребует применения систем механической вентиляции.

Существует еще одно направление, в котором современные технологии открывают новые возможности модернизации окон — нанесение на стекло теплоотражающего покрытия, которое прозрачно для видимой части спектра дневного света, но в то же время характеризуется высоким коэффициентом отражения в тепловом диапазоне излучения, направленного изнутри наружу. Применение в стеклопакетах стекол с селективным покрытием увеличивает сопротивление теплопередаче оконных блоков до значений 0,6-0,65 м2·oC/Вт. Покрытие теплосберегающего стекла может быть твердым или мягким. Твердое покрытие отличает стойкость к любым климатическим воздействиям, и наносится оно в процессе производства стекла так называемым пиролитическим способом, или высокотемпературным пиролизом (раствор, который распыляется на стекло, выпаривается, и на его поверхности остается прочное покрытие). Мягкое покрытие отличает меньшая стойкость к атмосферным воздействиям, оно наносится в вакуумных камерах методом напыления. Стекла с мягким напылением устанавливаются только внутри стеклопакета, с твердым — как внутри, так и снаружи. В скандинавских странах, где вопрос сохранения тепла в помещениях стоит не менее остро, чем у нас, этот продукт используют в остеклении порядка 90% зданий.

В большинстве жилых зданий предусмотрены системы вентиляции с естественной циркуляцией воздуха. То есть его движение происходит за счет естественной тяги, возникающей в результате разницы давлений и температур. При этом наружный воздух поступает через открытые форточки жилых комнат и удаляется через вытяжные решетки, установленные в кухнях, ванных комнатах и туалетах. Преимущество систем с естественной тягой в том, что они дешевы, не создают шума и не требуют затрат на свою эксплуатацию. Однако надо иметь в виду, что вытяжные системы рассчитаны на выполнение своих функций в полном объеме при температуре наружного воздуха не выше +5оС, т. е. только когда включена отопительная система здания. А в теплое время года, когда выключена отопительная система, выполнение вытяжкой своих функций в полном объеме не предусмотрено. В этот период воздухообмен помещений может быть обеспечен только при открывании окон и наличии ветра на улице.

К недостаткам естественной вентиляции следует отнести и то, что она плохо согласуется с современными требованиями энергосбережения. Известно, что с вентиляционным воздухом из помещения уходит от 30 до 75% тепла. Энергосбережение было бы наиболее эффективным, если бы вентиляция могла работать с переменным расходом воздуха, в согласовании с режимом работы тепловой системы. Организовать такое регулирование при естественной вентиляции практически невозможно. Для этого в квартирах жилых домов должны применяться вентиляционные системы механической вытяжной вентиляции с естественным притоком воздуха или системы механической приточно-вытяжной вентиляции. Вытяжные системы могут быть центральными, с общим вытяжным вентилятором, или с индивидуальными вентиляторами у каждой вентиляционной решетки. Оборудование жилых зданий приточными системами вентиляции происходит значительно реже, чем механическими вытяжными, так как это существенно удорожает проект за счет стоимости самой системы. Преимуществом механических приточных систем является гарантированная подача расчетного расхода приточного воздуха в каждую квартиру, возможность обеспыливания приточного воздуха и уменьшения аллергических заболеваний, возможность воздухораспределения, исключающего дутье вне зависимости от погодных условий на улице. Сейчас более 80% рынка Европы в секторе вентилирования прочно удерживают моноблочные приточно-вытяжные установки.

Кроме экономии энергозатрат с помощью механической вентиляции можно экономить за счет нагрева приточного воздуха вытяжным путем теплопередачи (рекуперация). Рекуператоры состоят из рекуперативных пластинчатых теплообменников, в которых происходит передача теплоты между разделенными металлическими пластинами потоками воздуха с различной температурой. Вытяжной воздух проходит через каждый второй канал теплообменника и нагревает пластины, его образующие. Приточный воздух проходит через остальные каналы и нагревается при соприкосновении с нагретыми вытяжным воздухом стенками каналов. Степень эффективности рекуператоров в зависимости от их принципа действия колеблется довольно в широком диапазоне — от 40 до 80-85%.

Еще одно решение для вентиляции было применено при строительстве энергопассивных домов в Германии, когда помимо обычного рекуператора были установлены подземные пластиковые трубы для приточного воздуха. Это позволило зимой предварительно подогревать приточный воздух теплом земли. Таким образом, практически воздухонепроницаемый «пассивный дом» постоянно имеет большой приток свежего воздуха почти без затрат энергии.

Регулирование подачи тепла

Возможно развитие направления поквартирного регулирования теплового режима. В настоящее время в новом строительстве обязательным является установка термостатов перед каждым отопительным прибором. Хотя это решение связано со значительными затратами (один термостат соизмерим по стоимости с конвектором, перед которым он ставится), оно позволяет повысить комфортность и сократить теплопотребление на отопление за счет учета теплопоступлений с солнечной радиацией и от бытовых тепловыделений. Однако за рубежом одновременно с термостатом устанавливают на отопительный прибор теплоизмеритель, как правило испарительного типа, позволяющий жильцу платить меньше за отопление, если потребление тепла уменьшается. У нас такие измерители не устанавливаются, и ничто не мешает жильцу жить комфортно в тепле и при открытых термостате и форточке, через которую «сбрасываются» все избытки тепла.

Во многих жилых домах теплоноситель распределен неравномерно по всему зданию. Очень часто на верхних этажах и посередине дома жарко, а в угловых комнатах и на нижних этажах очень холодно. Для решения этой проблемы существуют балансировочные вентили, позволяющие отрегулировать отопление дома, сделать его сбалансированным и равномерным. Для того чтобы сделать средний типовой многоквартирный дом (порядка 80-100 квартир), достаточно поставить примерно 10 датчиков размером со спичечную коробку в разных местах, частично в квартирах, частично в вентиляционных люках, для того чтобы полностью контролировать параметры теплового комфорта во всем здании.

Вместе с тем при эксплуатации жилья с такими регулирующими приборами надо иметь в виду, что в однотрубных системах отопления с термостатами при закрытии термостатов растет температура обратной воды (из-за сброса горячей воды мимо прибора), вследствие чего возрастает температура воды в подающем трубопроводе и, соответственно, возрастает нерегулируемая теплоотдача трубопроводов стояков системы отопления, что снижает эффективность авторегулирования термостатами. В двутрубных системах закрытие термостатов приводит к сокращению расхода воды, циркулирующей в системе, но расход сетевой воды, остается неизменным, что также приводит к росту температуры воды в подающем трубопроводе системы отопления, а соответственно, и к нерегулируемой теплоотдаче стояков.

Очевидно, что в случае развития этого направления встанет вопрос о возможности введения индивидуальной тарификации теплоснабжения в многоквартирных домах.

Важным направлением энергосбережения является организация учета потребления тепла, электричества и воды. Сами по себе счетчики ничего не экономят, но могут побудить к энергосбережению. При такой системе расчетов производители и поставщики ресурсов списывают на потребителей все, что произвели, вместе со своими утечками и тепловыми потерями при транспортировке. Порочность системы в том, что производители ресурсов не заинтересованы в выявлении и устранении своих потерь, и, естественно, они будут против любой системы измерения непосредственно у потребителя.

Широко корпусные дома

Большие возможности для энергосбережения дает применение архитектурно-планировочных решений с максимальной шириной корпуса. В строительстве известно, что технико-экономические показатели здания улучшаются с его шириной: чем шире здание, тем меньше площадь ограждающих конструкций на 1 кв. м общей площади, эффективнее используются ограждающие конструкции, удерживающие больший строительный объем. В этом случае сокращаются удельные затраты по строительству, тепло потери через ограждающие конструкции и уменьшается кратность воздухообмена. В широких зданиях жилые комнаты освобождаются от функций кладовых, гардеробных, бельевых и других вспомогательных помещений. Все эти помещения находятся также в середине здания. Из площади кухни выводятся туалет и ванная, и имеется возможность спроектировать кухню-столовую, в которой можно расположить современную кухонную мебель и оборудование.

Санация жилого фонда

Огромный опыт санации крупнопанельных жилых домов накоплен в Германии. Проведенные в Восточной Германии за последние десять лет работы показали, что в зависимости от конструкции наружных панелей достигается экономия расхода энергии на отопление от 30 до 70%. Согласно принятым в Германии методикам, проводимые мероприятия делятся на энергетически обязательные и энергетически необязательные. В состав первых входят: утепление кровель и чердаков, утепление фасадов, замена окон и балконных дверей, утепление перекрытий подвалов, обновление систем отопления и горячего водоснабжения, обновление системы вентиляции. В перечень энергетически необязательных мероприятий в свою очередь входят: гидроизоляция кровель и т. п., замена сантехнического оборудования, облицовка кафелем кухонь и санузлов, обновление систем электроснабжения, пристройка новых или обновление балконов и лоджий, ремонт лестничных клеток, создание архитектурно-выразительных входов в здания, обновление входных дверей квартир.

Как создать свой перечень и кто платит

При создании собственного перечня мероприятий по повышению энергетической эффективности многоквартирного дома можно пользоваться примерной формой, утверждённой приказом Минстроя РФ от 15.02.2017 N 98/пр.

Два вопроса, которые неизбежно возникают, когда управляющие организации планируют перечень мероприятий для энергоэффективности МКД: какие пункты обязательно предусмотреть и кто будет платить.

Первое, что нужно указать в перечне, – что все мероприятия, перечисленные в нём, не обязательны для исполнителя. Организация может выбрать несколько мероприятий.

Второе, что указывает управляющая организация, – источник финансирования:

Третье, что нужно сделать, – перечислить исполнителей для каждого мероприятия из перечня.

Говорит и показывает: что нужно знать о своих правах и обязанностях в сфере ЖКХ

Энергоэффективность МКД

Работа по повышению энергетической эффективности многоквартирного дома должна быть комплексной и вестись сразу на нескольких фронтах. Минстрой РФ рекомендует управляющим организациям регулярно следить за работоспособностью:

Сэкономить помогут нетрадиционные источники энергии. Что это такое и откуда на них взять деньги, расскажем дальше.

Для улучшения качества системы отопления и горячего водоснабжения Минстрой РФ советует при возможности установить индивидуальный тепловой пункт – пластинчатый теплообменник отопления и оборудование для автоматического регулирования расхода, температуры и давления в системе отопления.

Кроме того, вместо старых трубопроводов можно поставить современные предизолированные и заменить арматуру. На энергоэффективность здания влияет теплоизоляция внутридомовых инженерных сетей теплоснабжения и ГВС в подвале и на чердаке. Поэтому можно заменить там теплоизоляционные материалы – установить современные в виде скорлуп и цилиндров.

Таким же образом ведомство советует улучшить теплоизоляцию внутридомовых трубопроводов системы отопления и внутридомовых трубопроводов системы ГВС.

Чтобы создать комфортную температуру в помещениях – а мы ведь часто страдаем от того, что в новостройках и на последних этажах многоэтажек порой слишком жарко – следует поставить терморегуляторы и запорные вентили на радиаторах.

Для рециркуляции воды в системе ГВС, что поможет экономить тепловую энергию, подойдёт циркуляционный насос, автоматика, ремонт трубопроводов.

В целом управляющим организациям необходимо тщательнее следить за состоянием трубопроводов – при возможности установить современные пластиковые трубопроводы и арматуру. Это потребует немалого денежного вложения, но:

ПП РФ N 18: требования энергетической эффективности для зданий

Пути повышения энергоэффективности жилых зданий

Главным направлением энергосбережения в жилых зданиях является повышение теплозащитных свойств ограждающих конструкций. По данным тепловизорных обследований панельных домов, на наружные стены приходится 29-30% потерь тепловой энергии, на светопрозрачные наружные ограждения — 25-26, на пол первого этажа и потолок последнего — 4-5, остальные 40% — расход тепла на нагрев инфильтруемого наружного воздуха в объеме, необходимом для вентиляции по санитарным нормам (рис.2.1).

Мировой опыт энергосбережения в строительстве

Проект первого энергоэффективного здания начал осуществляться в 1972 году в Манчестере (штат Нью-Хэмпшир, США) архитекторами Николасом Исааком и Эндрю Исааком. Второе здание, которое было запроектировано и построено как энергоэффективное, — это здание EKONO-house в г. Отаниеми, Финляндия. Уже 30 лет назад в обоих зданиях было предусмотрено использование тепла солнечной радиации и возможностей компьютерной техники для управления инженерным оборудованием. Первая тенденция продолжает успешно развиваться, в том числе даже в такой северной стране, как Финляндия — например, в экспериментальном строительстве жилого района VIIKKI в Хельсинки, Финляндия, — а вторая тенденция выросла в крупное направление в инженерии зданий, получившее название «Интеллектуальные здания». За годы, последовавшие после энергетического кризиса середины 70-х годов, западным странам удалось не только стабилизировать, но и существенно снизить рост энергопотребления в строительстве. Раньше других новые энергосберегающие строительные нормы и стандарты были приняты на государственном уровне в скандинавских странах: в 1977 году — в Дании (Danish BR77 standard) и в 1980 году — в Швеции (SBN-80, Svensk Bygg Norm). В результате к 1988 году Швеция снизила ежегодное потребление тепла в жилых зданиях на 28 ТВтч из 50 ТВт·ч в 1978-м, а Дания уже к 1985 году потребляла на 28% меньше тепловой энергии на отопление жилья по сравнению с 1972 годом. Датские и шведские энергостандарты в строительстве до сих пор остаются одними из самых жестких в мире: так, шведский SBN-80 даже в начале ХХI века по уровню своих требований превышал нормы других европейских стран.

Во второй половине 80-х годов совместными усилиями шведа Бу Адамсона (Университет Лунда) и немецкого архитектора Вольфганга Фейста (Institut fr Wohnen und Umwelt) были заложены основы нового энергосберегающего подхода в жилищном строительстве — концепция так называемого пассивного дома (Passivhaus). «Пассивные дома» изначально проектировались их разработчиками специально для климатических условий Центральной Европы и, согласно базовой идее, должны были использовать для отопления преимущественно лишь внутренние тепловые ресурсы, иметь минимальный энергообмен с окружающей средой (за счет высококачественной теплоизоляции) и максимально утилизировать тепло всех выбросов. В соответствии с этой концепцией в 1991 году в немецком Дармштадте был построен первый экспериментальный прототип Passivhaus (четырех квартирный жилой дом, возведенный из силикатного кирпича с наружным утеплением слоем пенополистирола толщиной 40 см).

Начиная с 1996 года (после того как разработчиками данной концепции были окончательно доведены до ума основные проектно-конструкторские решения и создана специальная рабочая группа по экономичным «пассивным домам») возведение «пассивных» зданий перешло из штучной в серийную стадию. Уже к 1999 году в Германии было построено около 300 таких домов, к концу 2000-го их было более 1000, а по данным на начало 2007 года их число превысило 7000.

Если в самом начале строительства энергоэффективных зданий, вплоть до начала 90-х годов, основной интерес представляло изучение мероприятий по экономии энергии, то уже в середине 90-х годов центр тяжести переносится на изучение проблемы эффективности использования энергии и приоритет отдается тем энергосберегающим решениям, которые одновременно способствуют повышению качества микроклимата. Логическим завершением этапов развития энергоэффективных зданий стала практика строительства Sustainable building. Такие здания сочетают три взаимосвязанных понятия: комфортный микроклимат помещений, максимальное использование энергии природы, оптимизированные энергетические элементы здания как единого целого.

В развитых странах разработаны и постоянно совершенствуются методики сертификации новых и существующих зданий с точки зрения энергоэффективности. В ЕС первый закон такого рода — Директива 93/76/ЕС по ограничению выделений двуокиси углерода путем улучшения энергетической эффективности SAVE (СЭЙФ) — был принят в 1993 году. Он предусматривал следующие меры:

· разработка энергетических паспортов зданий;

· определение фактических энергетических расходов на отопление, кондиционирование воздуха и горячее водоснабжение зданий;

· эффективная теплоизоляция вновь возводимых зданий;

· регулярный осмотр и контроль отопительных котлов (мощностью более 15 кВт);

· регулярный анализ статей расхода энергии и повышение эффективности использования энергии;

Новый закон по энергетической эффективности зданий — Директива 2002/91/ЕС — был принят в декабре 2002 года и вступил в силу в январе 2003 года. Этот закон устанавливает общие принципы по энергоэффективности зданий для государств — членов ЕС. Согласно закону, энергоэффективность здания — это фактически потребленное или рассчитанное количество энергии, предназначенное для различных нужд, связанных с обычным использованием здания, включающее среди прочих отопление, нагрев горячей воды, охлаждение, вентиляцию и освещение. Это количество энергии должно выражаться одним или несколькими численными показателями, которые учитывают теплоизоляцию, технические характеристики оборудования, заданные согласно климатическим параметрам, ориентации по отношению к поступающей солнечной радиации, влиянию окружающих зданий, собственную выработку энергии и другие факторы, включая внутренний микроклимат, влияющие на потребность в энергии. Все существующие здания площадью свыше 1000 кв. м в случае их основной реконструкции должны быть доведены до минимальных требований по энергоэффективности, устанавливаемых государствами — членами ЕС. Законом усиливается роль сертификата энергоэффективности зданий. Сертификат энергоэффективности здания должен включать контрольные величины, имеющиеся в существующих утвержденных стандартах в странах — членах ЕС и обеспечивающие возможность потребителю сравнить и оценить энергоэффективность здания. Сертификат должен быть дополнен рекомендациями по экономически выгодным решениям энергоэффективности.

Согласно используемой в странах ЕС методике, жилые дома с точки зрения энергосбережения разделяют на обычный дом (потребление энергоресурсов — 400 кВтч в год на 1 кв. м), дом с низким энергопотреблением (менее 70 кВтч), «пассивный» (не более 15 кВтч) и «активный дом». Термин «пассивный дом» означает, что этот дом должен излучать как можно меньше тепла и обеспечивать комфортную температуру в помещениях как зимой, так и летом. Достигается эта цель с помощью теплоизоляции, обеспечивающей «эффект термоса», закрытой системы отопления и рекуперативной вентиляции. Соответственно, в таких домах расходуется почти на 80% меньше энергии, чем, например, в новых зданиях, спроектированных в соответствии с немецкими термоизоляционными стандартами 1995 года (German Thermal Insulation Ordinance-1995). Идеалом является возможность обогрева дома только за счет человеческого тепла. Сегодня Passivhaus считается ведущим мировым стандартом с точки зрения энергоэффективности (помимо основного немецкого варианта схожие требования содержатся и в другом популярном строительном стандарте низкого энергопотребления — канадском R-2000).

Еще в конце 90-х годов ЕС профинансировал специальную программу «Гефеос», в рамках которой в 2000-2001 годах было осуществлено строительство пилотных объектов — «пассивных» мало- и многоэтажных зданий и целых жилых поселков в пяти странах Западной Европы. Всего в Германии имеется 6000 таких домов. Сегодня подобные дома строятся в Швеции, Австрии, Финляндии, Швейцарии. В 2003 году первый такой дом был построен и в Северной Америке, в г. Урбана (штат Иллинойс, США). По сравнению с обычным «пассивному дому» требуется на 90% меньше энергии для обогрева, хотя стоит он на 10-25% дороже обычного дома. Впрочем, с учетом цен на энергоресурсы в Европе (а расходы по обогреву жилищ в Германии уже сейчас составляют 20% всех расходов по найму квартиры) экономический эффект, получаемый за счет снижения эксплуатационных расходов, в течение семи-десяти лет окупает увеличение размеров капитальных затрат.

Безусловно, возведение таких энергоэффективных зданий, как «пассивные дома», требует весьма существенных дополнительных затрат по сравнению с обычными зданиями. Однако, по оценкам идеологов Passivhaus, за полтора десятилетия, прошедших с момента ввода в строй в 1991 году первого «пассивного дома», эти сверхиздержки удалось резко сократить: если на начальном этапе для «высокоэффективного энергооснащения» зданий в среднем требовалось дополнительно вложить порядка 50 тыс. евро, то сегодня они составляют от 6 тыс. до 15 тыс. евро (в зависимости от размеров дома: чем больше дом, тем меньше средние дополнительные расходы). Пожалуй, к настоящему времени единственной серьезной проблемой, так и не решенной проектировщиками «пассивных домов» немецкого образца, остается их достаточно жесткая привязка к климатическим условиям Центральной Европы: как показывают техрасчеты, при строительстве таких домов в районах, расположенных выше 60° северной широты (например, в Северной Скандинавии), отмеченные выше дополнительные издержки очень существенно возрастают.

Что касается «активного дома», то он представляет собой следующий этап развития «пассивного дома», который в принципе может сам обеспечивать себя электроэнергией и горячей водой. Типичным оснащением активного дома в последнее время становится солнечный коллектор для нагрева воды, солнечная электростанция на его крыше и тепловой насос, преобразующий низко потенциальное тепло земли или бытовых стоков в горячую воду. То есть настоящий «активный дом» функционирует еще и в качестве электростанции.

Дверные, оконные и ограждающие конструкции

Чтобы снизить потери лучистой энергии через окна и научиться рационально расходовать тепловую энергию, можно провести следующие дополнительные мероприятия для дверных и оконных конструкций:

Для повышения энергоэффективности ограждающих конструкций Минстрой РФ также рекомендует систематически проводить определённые мероприятия. Они помогут уменьшить охлаждение или промерзание потолка технического подвала, научат правильно использовать тепловую энергию и увеличат срок службы конструкций.

Повысить теплозащиту пола и стен подвала до действующих нормативов помогут тепло-, водо- и пароизоляционные материалы. С их же помощью можно утеплить пол чердака, наружные стены и крышу до действующих нормативов и выше.

Чтобы уменьшить возможность образования сквозняков, протечек и грибка, Минстрой РФ рекомендует заделать межпанельные и компенсационные швы.

Если вы установите современные стеклопакеты и пластиковые и алюминиевые конструкции, это существенно повысит теплозащиту оконных и балконных дверных блоков и теплотехническую однородность балконов и лоджий.

Устранить утечки тепла через систему вентиляции помогут воздушные заслонки с регулированием проходного сечения.

Минстрой РФ: определяем класс энергоэффективности МКД