Вы здесь

Энергосберегающее строительство через призму конференций и зарубежных выставок

Версия для печати
Белорусский интерес к энергосбережению

В соответствии с принятыми нормативными и директивными документами начиная с 2015 г. в республике жилье будет строиться и вводить­ся в энергосберегающем исполнении. Подразу­мевается, что конструктивное решение оболочки здания и его инженерное оборудование (в пер­вую очередь вентиляция) должны гарантировать не более 40 кВт-ч/м2 теплопотерь в год в много­этажном и 90 кВт-ч/м2 в год в малоэтажном (инди­видуальном) жилье.

Энергоэффективные жилые дома, преимуще­ственно многоэтажные, есть во всех областных центрах республики, и показатели этих объектов превосходят действующий норматив термичес­кого сопротивления ограждающих конструкций (К = 3,2 м2-°С/Вт). К примеру, наружные стеновые панели первого и последнего этажей, а также все торцевые панели крайних секций, пол пер­вого этажа и покрытие первого эксперименталь­ного жилого дома в районе Каменная Горка Мин­ска имеют термическое сопротивление до 6 еди­ниц. Этот дом построен в КПД-варианте, другие возводились в монолитном каркасе с наружными стенами из ячеистого бетона, иногда с попереч­ными кирпичными несущими стенами.

Экспериментальный проект, выполненный в Минске, его тиражирование в областных цент­рах с применением различных местных кон­структивных решений и материалов обогатили опыт идеолога энергосберегающего строитель­ства в республике «Институт жилища - НИПТИС им. Атаева С.С.», позволили выработать и изло­жить рекомендации по конструированию тепло­вого контура многоэтажного жилого энергосберегающего здания. Результатами работы заинте­ресовались коллеги из Казахстана, идет актив­ная работа по передаче знаний члену Таможенно­го союза - России.

Несколько хуже обстоят дела с индивидуальны­ми малоэтажными жилыми домами. Их доля должна весомо увеличиться, а вот стройной методики осу­ществления индивидуального энергосберегающего жилищного строительства в республике пока нет.

Зарубежный и отечественный опыт и накоп­ленные знания подсказывают, что в осуществле­нии энергоэффективного строительства надо двигаться по пути сокращения теплопотерь зда­ния, эффективного использования в нем энер­гии и эффективного производства энергии. Вы­полнение первого условия обязательно, без него последующие усилия бессмысленны.

Сокращение теплопотерь здания

Минимально затратными являются архитектурно­-пространственные решения, направленные на ис­пользование возобновляемых источников энергии (ВИЭ) и уменьшение площади охлаждения здания.

Очень важны, особенно для индивидуальных жилых домов, ориентация здания по сторонам света, учет розы ветров и обусловленная этим внутренняя планировка квартиры. Классическим стало размещение на южной стороне общих ком­нат, а хозяйственных помещений - на северной. В кладовых, отопительных и иных технических помещениях требования к тепловому комфорту ниже, да и потребность в естественном освеще­нии тоже.

Для контроля охлаждаемой площа­ди здания служит коэффициент ком­пактности здания. Он определяется как отношение площади наружных ог­раждающих конструкций к внутренне­му объему здания. Идеальной геомет­рической фигурой является шар, при­емлемой в строительстве - куб, жела­тельно с плоской или слегка скошен­ной крышей. Значение коэффициен­та должно быть минимальным. Это по­нятно: меньше наружных стен - меньше теплопотерь через них. Многоквар­тирные и многоэтажные жилые дома здесь вне конкуренции, у них достаточ­но внутренних смежных, а потому теп­лых стен.

В многоэтажном жилищном строи­тельстве компактность может повы­шаться уширением корпуса здания. Однако двигаться по этому пути на­до весьма осмотрительно, потому что увеличение корпуса сопровождает­ся ухудшением условий естествен­ного освещения внутренних помеще­ний, а это усиливает необходимость потребления электрического освеще­ния. Выход есть: использование внут­ри этажа технических помещений, не нуждающихся в дневном освеще­нии, или применение солнечных световодов.

Своеобразным открытием для ме­ня, усвоившего уважительное отноше­ние к ячеистому бетону - экологично­му и очень теплому стеновому матери­алу, стало определенное безразличие европейцев к теплотехническим пока­зателям стеновых материалов. Приме­няются традиционные стеновые строи­тельные материалы, в качестве не­съемной опалубки используется со­мнительный для нас пенополистирол (пенопласт).

Причина, видимо, кроет­ся в том, что ни один из стеновых ма­териалов в моноисполнении не обес­печивает нормативного термического сопротивления теплопередачи и без утеплителя не применяется. А толщина слоя утеплителя европейцев не сму­щает.

В многоэтажном строительстве ис­пользуются и тяжелые бетоны, но их применение ограничивают европей­ские нормативы. Основной компонент бетона/железобетона - цемент - край­не энергозатратен. К тому же в про­цессе производства 1 т цемента в ат­мосферу выбрасывается примерно та­кое же количество углекислого газа. А против этого направлены решения Киотского протокола и ряд вытекаю­щих из него европейских нормативных актов.

Преобладающим видом массового жилищного строительства в Европе яв­ляется индивидуальное, малоэтажное. Предпочтение отдается быстровозводимым деревянным каркасным (кар­касно-панельным) системам. Дере­во - возобновляемый ресурс, и на из­готовление конструкций из него затра­чивается в 5 раз меньше энергии, чем на бетонные/железобетонные.

В Европе появились первые прото­типы «домов будущего». Это высотные гибридные конструкции, в которых же­лезобетон выполняет несущие функ­ции, а деревянные конструкции - ограж­дающие. Разработаны и активно про­двигаются слоистые железобетонно­деревянные конструкции перекрытий, дерево в которых служит потолком, а железобетон - полом. Заодно реша­ются акустические трудности.

Конструирование наружного кон­тура здания ведется самым тщатель­ным образом. Признанным авторите­том в энергосбережении - Институ­том пассивного дома (Дармштадт, Гер­мания) разработано и широко при­меняется специальное программное обеспечение, позволяющее не только конструировать, но и оценивать про­ектное решение по будущим теплопотерям. Не рекомендуется устройство консольных, выступающих конструк­ций, создающих мостики убегающего тепла. Балконы, лоджии и даже марки­зы имеют собственные опорные кон­струкции, которые примыкают к сте­нам здания через теплоизоляционные прокладки (терморазъемы).

Из общего объема здания выводят­ся гаражи, которые визуально связаны с жилым объемом подпорными стенка­ми, конструкциями для вьющихся рас­тений или навесами. Большое внима­ние уделяется примыканию и гермети­зации конструкций (окна/стены, стены/ двери и т.п.), вводов и выводов комму­никаций, электрических розеток.

Весьма существенно размещение по фасаду окон и дверей. Термичес­кое сопротивление этих конструкций многократно ниже таких же показате­лей стен. На первый взгляд они явля­ются своеобразными тепловыми ды­рами. С позиций снижения теплопотерь их бы не устанавливать. Но есть санитарно-гигиенические нормати­вы по инсоляции, естественному осве­щению внутренних помещений. Суще­ствует эстетика общения с природой, значение которой возрастает в усло­виях высокой урбанизации террито­рий. Нельзя без окон, да и без дверей не обойтись.

По-иному предлагает посмотреть на окно, которое является не толь­ко ограждающей, но и светопрозрач­ной конструкцией, фирма «Велюкс» (Дания). Она ввела в обиход понятие «энергетический баланс окна» и пред­лагает соизмерять тепловые потери окна с его способностью к акку­мулированию, накоплению солнечной энергии. Специалисты «Велюкс» ут­верждают, что грамотное размеще­ние окон по сторонам света позволя­ет ввести внутрь максимум солнечной энергии. Существуют даже техничес­кие решения по устройству внутри по­мещений в пятнах падающих солнеч­ных лучей накопителей тепла, способ­ных отдать его в ночное или холодное время суток.

Фирмой разработано мощное про­граммное обеспечение (визуализатор дневного света), позволяющее рацио­нально разместить по контуру здания оконные проемы, рассчитать их пло­щадь, чтобы повысить коэффициент естественного освещения внутренних помещений и уменьшить период пользования электрическим, следо­вательно, энергозатратным освеще­нием.

Кроме совершенствования привыч­ных элементов окна (профили, стекло, камера, наполнение камеры) фирма предлагает активнее использовать ме­ханические элементы. По ее расчетам рольставни позволяют на 15% снизить теплопотери зимой и практически ис­ключить перегрев помещений летом. Дешевле в применении, но достаточно эффективны разнообразные встроен­ные шторки. Рольставни снаружи или шторки внутри стеклопакета позволя­ют повысить термическое сопротивле­ние окна, равное 1,0 м2-°С/Вт, в полто­ра раза.

 

Проводимая этой и другими фирма­ми работа дает возможность опроверг­нуть расхожее мнение о том, что пас­сивный дом и стеклянные стены не­совместимы. В Вене (Австрия) введе­но в эксплуатацию 20-этажное здание Raiffeisen-Holding Group, которое ста­ло первым в мире высотным зданием, сертифицированным по международ­ному стандарту пассивного дома.

Апофеозом всех мероприятий по уменьшению теплопотерь оболоч­кой здания является проведение теста на герметичность. В ходе выполнения теста внутри объема здания последо­вательно создается избыточное давле­ние воздуха, затем разрежение. Проверяется соответствие новостройки нормативным требованиям по удержа­нию внутреннего давления. Приемле­мым считается потеря менее 0,6 внут­реннего избыточного объема воздуха в час.

По признанию коллег из Националь­ной ассоциации развития пассивных домов (Литва), специалистов «Сен- Гобен СНГ» (Россия), тест является чрезвычайно трудным, требует грамот­ного выполнения работ, современных материалов, обученных и ответствен­ных рабочих.

Как правило, после изучения кон­структивного решения, тепловизион- ного обследования и теста на герме­тичность владельцу здания выдается сертификат энергетической эффективности, в котором приведен ряд по­казателей, позволяющих отнести сда­ваемый объект к определенному клас­су энергоэффективности. Сертифика­ция является обязательной, да и сами домовладельцы не избегают ее прове­дения, так как сертификат существен­но влияет на стоимость новостройки на рынке жилья.

К теплопотерям менее 15 кВт-ч/м2 в год (стандарт пассивного дома) евро­пейцы не стремятся, ибо затраты на их дальнейшее снижение могут быть эко­номически неоправданными. Известны случаи, когда содержание домашних животных и необходимость частого от­крывания входной двери для их выгу­ливания не позволяли минимизировать потери тепла домом.

В Австрии, к примеру, потребность в отоплении планируется уменьшить с 54 кВт-ч/м2 в 2014 г. до 30 кВт-ч/м2 в год в 2020 г. Проблема может быть реше­на утеплением здания или установкой в нем энергогенерирующего оборудо­вания, использующего возобновляе­мые источники энергии (солнце, ветер, тепло грунта, биогаз и т.п.). 

Эффективное использование энергии

Эффективное использование энер­гии обеспечивается в первую очередь высоким КПД установленных в здании энергопотребляющих устройств и обо­рудования.

Создание теплового контура, уплот­нение стыков конструкций приводят к тому, что естественная система вен­тиляции без притока свежего возду­ха становится непригодной. Для обес­печения нормативного воздухообме­на, высокого качества воздуха (тем­пература, влажность, содержание СО2 и др.) в таких сооружениях устра­ивается система принудительной вен­тиляции воздуха с рекуперацией теп­ла. Именно рекуперация тепла отра­ботанного воздуха гарантирует высо­кое КПД систем, по разным источни­кам информации - до 90%.

Существует множество модифика­ций систем вентиляции с рекупера­цией, но наиболее перспективными из них признаются те, которые отли­чаются низким уровнем шума и низким потреблением электроэнергии. Летом в помощь им может работать управля­емая естественная вентиляция, зимой приточный воздух может подогревать­ся в воздуховодах-теплообменниках, заложенных ниже глубины промерза­ния грунта.

В полосе умеренного климата без отопления и горячего водоснабжения не может обойтись ни одно жилище. В качестве агрегатов, способных обес­печить эти потребности, европейские директивы рекомендуют тепловые на­сосы, которые не загрязняют воз­дух в местах их установки, на 25-50% уменьшают потребление топлива и в 1,5 раза уменьшают эксплуатационные расходы на теплоснабжение. Соеди­ненные с теплообменниками (грунто­выми, водными, воздушными), они спо­собны нагревать теплоноситель в хо­лодное время года и охлаждать в жар­кое. Использование поквартирной си­стемы отопления/охлаждения предо­ставляет хозяевам квартир дополни­тельные возможности экономии тепла в зависимости от режима использова­ния квартир. Тепловые насосы рекомендуется агрегировать с вертикаль­ными зондами, геотермальными кол­лекторами, спиральными зондами или энергетическими сваями. Пока систе­мы отопления/охлаждения и горячего водоснабжения в республике доста­точно дорогие, но с выходом на массо­вое производство их стоимость суще­ственно снизится. На выходе у тепло­вых насосов температура теплоноси­теля не превышает 60 °С, потому для отопления в паре с насосами исполь­зуются системы «теплый пол» («холод­ный потолок»).

В стране ведутся их лицензионная сборка и установка, осуществляется мониторинг их работы. Опытная экс­плуатация систем отопления на тепло­вых насосах показывает их высокую надежность и свидетельствует о том, что единица собственного тепла предприятию обходится в 3 раза дешев­ле, чем его закупка из традиционных теплосетей.

В помощь тепловым насосам в систе­мах горячего водоснабжения могут ус­танавливаться солнечные коллекторы. Работают они с использованием возоб­новляемого источника энергии (солн­ца) и весьма экономичны. Потребите­лем энергии в них являются только цир­куляционные насосы, мощность кото­рых редко превышает 100 Вт. В услови­ях Беларуси один коллектор может по­догреть 50 л воды до 35 °С за один час в солнечный день. Конструкции сол­нечных коллекторов весьма разнооб­разны: есть раздельные; агрегирован­ные с баком-накопителем; с водой, не­замерзающей жидкостью и т.п. Важ­но преодолеть предубеждение в том, что в условиях Беларуси использова­ние солнечных коллекторов неэффек­тивно. Немецкие специалисты утверж­дают, что 90% территории нашей рес­публики находится в зоне целесообраз­ного использования солнечной энер­гии, в то время как в Германии эта зона не превышает 30%.

Определенный резерв энергопо­требления кроется в замене источ­ников освещения (лампы накалива­ния - флуоресцентные - светодиод­ные - индукционные лампы), телевизоров с электронно-лучевой труб­кой на жидкокристаллические, ис­пользовании бытовой техники класса А по энергопотреблению. Однако ев­ропейские специалисты подсчитали, что даже при радикальном сокраще­нии теплопотерь и самой жесткой эко­номии электроэнергии для приведения в действие электроприборов и агрега­тов (вентиляция, тепловой насос, освещение, бытовая техника) потребуется около 190-160 кВт-ч/м2 в год первич­ной электроэнергии. И потому пере­ход на стандарт нулевого потребления энергии после 2020 г. невозможен без установки энергогенерирующего оборудования. 

Эффективное производство энергии

Кроме упоминавшихся солнечных коллекторов, использующих возоб­новляемую энергию солнца, распро­страненными являются фотогальванические батареи, PVC-батареи, или фотовольтаика, как принято их называть в Европе. Широкому применению это­го источника энергии способствова­ли создание больших единичных про­изводственных мощностей в Китае, по­вышение КПД батарей и решение про­блемы накопления этой энергии в го­сударственных энергосетях. В Герма­нии существует программа преферен­ций тем, кто устанавливает фотовольтаику площадью более 16 м2. Послед­няя жилищная выставка в Хювинкяа (Финляндия) в 2013 г. показала (вил­ла «Изовер»), что 80 м2 аккумулирую­щей площади фотовольтаики доста­точно для выхода здания на плюсовой энергобаланс.

В резерве энергогенерирующих мощностей находятся ветроустановки. Страны Бенилюкса и Дании исполь­зуют их в промышленных масштабах. После отказа от развития ядерных электростанций высокие темпы наби­рает ветроэнергетика в Германии.

В индивидуальном жилищном строи­тельстве используются ветрогенераторы малой мощности так называе­мого «яхтенного» типа. Их можно уви­деть на дорогах в Беларуси. Приме­няются они для подзарядки аккумуля­торов отдельно стоящих светофоров и освещения дорожных знаков. Бо­лее перспективными являются ветроустановки геликоидного типа, кото­рые способны работать на горизон­тальных и восходящих потоках возду­ха. Их производство может быть нала­жено в Беларуси или по белорусским патентам.

Оба вида энергогенерирующе­го оборудования зависят от погод­ных условий и отличаются нестабиль­ностью параметров производимого электричества. Однако проблема для крупных полей фотовольтаики и круп­ных шельфовых ветропарков уже решена, будет она решена и для малых установок.

Еврокоды нацеливают проектиров­щиков на преимущественное исполь­зование возобновляемых источников энергии, в первую очередь геотер­мальных (тепловой насос и грунтовые теплообменники), гелиотермальных (фотогальванические панели и сол­нечный коллектор) и энергии ветра (ветроустановки). Эксперты утвержда­ют, что ветроустановка геликоидного типа способна компенсировать 60% первичной электроэнергии, фотовольтаика (PVC-панели) - еще 40%, а сол­нечный коллектор в системе горячего водоснабжения - получить желанный бонус в 40-60% и перевести здание в класс «энергия-плюс».

Для оценки эффективности выпол­ненной работы по сокращению теплопотерь здания, эффективного исполь­зования в нем энергии и эффективно­го ее производства европейская ассо­циация «Активный дом» предлагает ис­пользовать три основных критерия:

  • комфортное проживание (здоро­вый образ жизни);
  • энергия (энергетический баланс здания - суммарное количество вы­рабатываемой и потребляемой до­мом энергии в конечном итоге долж­но составить положительный энерго­баланс);
  • окружающая среда (эффект воз­действия здания на окружающую сре­ду должен быть минимальным).

В понятие «комфортное прожива­ние» входят дневной свет, комфортная температура, качество воздуха внутри помещения.

Под определением «энергия» пони­маются: энергопотребление, необхо­димое для функционирования здания; энергия, вырабатываемая зданием из возобновляемых источников; энер­гетические характеристики «поведе­ния» здания.

Понятие «окружающая среда» вклю­чает в себя жизненный цикл строи­тельных материалов, снабжение водой и соответствие понятию «устойчивое развитие», т.е. то, насколько материа­лы экологически чисты и соответству­ют различным сертификатам.

Количественно и графически это отображается Радаром активного до­ма, который подобно сертификату пассивного дома служит комплексной характеристикой активного здания. 

Проектирование - комплексная задача

Сопровождая экспериментальное проектирование и строительство пер­вого в Беларуси мультикомфортного дома (спонсоры - ИООО «Сен-Гобен Строительная Продукция Белрус» и партнеры), могу утверждать, что проектирование такого высокотехнологичного объекта является слож­ной комплексной задачей. Справиться с ней, по моей оценке, в состоянии се­годня лишь творческая мастерская ар­хитектора А. Кучерявого (Минск), выполнившая проект энергосбережения мультикомфортного дома в Дзержин­ске при методической поддержке ев­ропейских грандов. Но планы нового энергосберегающего строительства столь велики, что мощности одной мастерской будет недостаточно. Нуж­ны подготовленные кадры.

Руку помощи может протянуть На­циональная ассоциация развития пассивных домов Литвы, которая име­ет учебные курсы, сертифицирован­ные Институтом пассивного дома (Дармштадт, Германия). Первая груп­па специалистов может быть подго­товлена там.

Секреты энергосберегающего про­ектирования готов приоткрыть и кон­церн «Сен-Гобен» (Франция). По заяв­лению Г. Голумбеню (архитектор, раз­работчик строительных концепций Saint-Gobain Insulation), концерном для условий умеренного климата подготовлены 4 проекта энергосберегающих жилых домов. Каждый из них содержит инженерное описание 150 узлов и де­талей и пригоден для многократного использования в строительстве. Про­ектно-сметная документация выстав­лена в открытом доступе на сайте кон­церна.

Существует международная ассо­циация «Пассивный дом». В ее рам­ках происходит взаимодействие меж­ду различными структурами и органи­зациями, которые вовлечены в строи­тельство пассивных домов во всех странах мира. Кроме того, ассоциация служит цели распространения накопленной информации и предо­ставления ее заинтересованным ли­цам. Создана и выставлена в интер­нете Энциклопедия строительства пассивных домов (Пассипедия). Она представляет собой сборник реше­ний, технологий и различных методик, которые могут понадобиться в про­цессе строительства пассивных зда­ний. Пассипедия может послужить не­плохим подспорьем для белорусских проектировщиков.

Стартовые условия хорошие. Учите­ля есть, аудиторию наполнить надо.

Просветительскую деятельность не намерено сворачивать ИООО «Сен-Гобен Строительная Продукция Бел-рус». В его планах передача проек­та первого мультикомфортного жило­го дома в Республиканский фонд ти­повых и повторно применяемых про­ектов, издание массовым тиражом по­пулярной брошюры о том, как постро­ить мультикомфортный энергосбере­гающий жилой дом, проведение чере­ды обучающих семинаров и т.п.

Но энергосбережение - дело госу­дарственное, без участия в нем Ми­нистерства архитектуры и строитель­ства, других органов государственного управления не обойтись.

От автора

При написании статьи использо­вались доклады конференций 2010­-2013 гг. «Энергосбережение в жилищ­ном строительстве. Мультикомфортный дом - строительные технологии XXI века», 4-й Международной конфе­ренции «Энергосбережение и повышение эффективности. Энергоэффек­тивность в жилом секторе: актуальные направления и практический опыт» (Минск, 2013 г.), информационные ма­териалы выставки индивидуальных жи­лых домов «Голубая лагуна» (Вена, Ав­стрия, 2012 г.) и Жилищной выставки в Хювинкяа (Финляндия, 2013 г.).


comments powered by HyperComments
Читайте также
12.11.2004 / просмотров: 8 171
Храм в деревне — это не просто место моления, духовного вознесения. Сегодня это социально-культурный центр, выполняющий и коммуникативную, и...
13.04.2005 / просмотров: 5 933
Главные архитекторы проекта — С.Г. Багласов, В.П. Яковенко Главный инженер проекта — А.А. Кирилюк На площади Свободы, на участке,...
20.10.2005 / просмотров: 8 580
Беларусь явно не относится к странам, обеспеченным собственными топливно-энергетическими ресурсами. Свой топливный баланс она формирует за счет...