Эксплуатационное энергопотребление существующих жилых и общественных зданий в России примерно втрое превышает аналогичные показатели в технически развитых странах со сходными природно-климатическими характеристиками.
Активная полемика, энергосберегающие программы, теоретические разработки, образцы оборудования, экспериментальные объекты, осуществляемые в последние 10-15 лет, пока не оказали практического влияния на энергоемкость городов и поселений, хотя и создали реалистичные предпосылки для снижения энергопотребления зданий и сооружений.
Ежегодный прирост жилых и производственных площадей за счет нового строительства сейчас составляет примерно один процент от существующих. Совершенно очевидно, что основной потенциал энергосбережения содержится в эксплуатационной сфере и может быть реализован посредством реконструкции и санации действующих основных фондов.
По оценкам экспертов, удельные теплопотери в зданиях распределяются следующим образом: до 40 процентов – за счет организованной и неорганизованной инфильтрации нагретого воздуха, до 30 процентов – за счет недостаточного сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций, до 30 процентов – за счет нерационального расходования горячей воды и нерегулируемого режима эксплуатации систем отопления.
К основным причинам нерационального расходования тепловой энергии следует отнести:
- несовершенство нерегулируемых систем естественной вентиляции;
- низкое качество и неплотности сопряжения деревянных оконных переплетов и балконных дверей;
- недостатки архитектурно-планировочных и инженерных решений отапливаемых лестничных клеток и лестнично-лифтовых блоков;
- недостаточное теплоизоляционное качество наружных стен, покрытий, потолков, подвалов и светопрозрачных ограждений;
- отсутствие приборов учета, контроля и регулирования на системах отопления и горячего водоснабжения;
- чрезвычайно развитая сеть наружных теплотрасс с недостаточной или нарушенной тепловой изоляцией;
- устаревшие, и в большинстве непроизводительные, типы котельного оборудования;
- отсутствие действенного механизма материальной заинтересованности энергопотребителей в ее экономии;
- крайне недостаточное использование нетрадиционных и вторичных источников энергии.
Как действовать сегодня? Как переломить неблагоприятно сложившуюся обстановку? Безусловно, нужны системный подход и экономически обоснованная последовательность выполнения комплекса взаимосвязанных энергосберегающих мероприятий градостроительного, архитектурно-планировочного, конструктивного, инженерного и эксплуатационного характера. Программно-целевой метод разработки и реализации системы энергосберегающих мероприятий должен быть ориентирован на получение конечного результата – максимальную экономию невозобновляемых топливных ресурсов при разумных затратах средств и времени на достижение этой цели.
Особое внимание следует обратить на наиболее энергоемкую сферу эксплуатации основных фондов, реализация энергосберегающих технологий в которой обеспечивает более 90 процентов потенциального эффекта по энергосбережению за счет модернизации и реконструкции эксплуатируемых зданий, сооружений, инженерных систем, коммуникаций и энергетических объектов. Надо быстрее переходить на энергоэкономичные нормы проектирования и строительства новых зданий.
А также, необходимо увеличить строительство в жилищном секторе в 2-2,5 раза. При этом удельный вес энергосбережения за счет совершенствования градостроительных решений составит 8-10 процентов, архитектурно-планировочных решений – до 15 процентов, конструктивных систем – до 25 процентов, инженерных систем, включая системы вентиляции – до 30 процентов. Наконец, за счет материальной заинтересованности потребителей и совершенствования технологии эксплуатации, включая установку приборов учета, контроля и регулирования тепло-, водо- и электропотребления – до 20 процентов.
Перейдем к анализу энергосбережения за счет совершенствования конструктивных систем. Наиболее рациональными видами энергоэффективных наружных ограждающих конструкций являются многослойные композитные конструкции стен и покрытий с использованием минеральных теплоэффективных материалов.
Основные резервы теплосбережения можно реализовать при утеплении ограждающих конструкций существующих жилых домов. Утепление наружных стен – самый дорогостоящий и трудоемкий процесс – обеспечивает снижение теплопотерь примерно на 12-15 процентов.
К наиболее известным и распространенным способам утепления наружных стен относятся: вентилируемые конструкции утепления наружных стен, или, как их принято называть, вентилируемые фасады; невентилируемые конструкции утепления наружных стен с использованием минераловатных и полистирольных плит с креплением их непосредственно на стены или на каркас, а также всевозможные сочетания этих вариантов с использованием местных утеплителей.
Академическим институтом инвестиционно-строительных технологий РААСН разработан универсальный сухой способ утепления наружных стен зданий и сооружений для всех климатических поясов России. Такой способ может быть использован как для утепления существующих зданий, так и при возведении новых зданий повышенной теплоэкономичности в монолитном, панельном и блочном исполнении.
При производстве работ практически исключаются мокрые и энергоемкие процессы. К тому же могут быть использованы утеплители различного вида (засыпные, заливные, плитные, в виде матов), в том числе местного изготовления. Архитектурно-эстетические качества наружной отделки фасадов зданий при этом значительно повышаются.
Конструктивная система универсального способа утепления наружных стен зданий предусматривает механическое крепление на расчетном расстоянии от стены облицовочных бетонных плиток заводского изготовления. Использование стеклопакетов, с двойным остеклением и слоем пленки обеспечивает нормативные теплозащитные требования. При реконструкции снижение теплопотерь через окна может быть обеспечено посредством утепления откосов с установкой светопрозрачного экрана в межстекольном пространстве оконного блока с раздельными или спаренными переплетами. Введение экрана позволяет ограничить естественную конвекцию в прослойках и добиться расчетного режима теплопроводности в окнах. При одновременном учете светотехнических и теплотехнических свойств конструкций окна с экранами имеют большую энергоэффективность.
Одним из направлений развития энергосбережения в строительстве являются окна с теплоотражающими стеклами. Использование таких окон в жилищном строительстве позволяет снизить потери тепла через них почти на 40 процентов. В этом случае окупаемость дополнительных затрат не превышает полутора лет.
Традиционными материалами для изготовления оконных переплетов являются древесина, сталь и алюминий. Среди полимерных материалов для применения в конструкциях оконных и дверных блоков наиболее приемлемы стеклонапольные термореактивные материалы на основе полиэфирных смол – полиэфирные пластики. Эти материалы обладают всеми положительными качествами полимеров, не имея недостатков, присущих термопастам. Например, полиэфирные стеклопластики обладают теплопроводностью дерева, прочностью и долговечностью металла, биологической стойкостью, влаго- и атмосферостойкостью полимера.
При реконструкции жилых домов, в значительной части случаев надстраиваются мансардные этажи из легкий конструкций и материалов с повышенными теплозащитными свойствами. Заметим, что энергоэффективность мансардных надстроек обеспечивается, помимо эффективных ограждающих конструкций, также выбором рациональных систем отопления.
Анализ показывает, что при отсутствии резервных мощностей наиболее эффективным решением теплоснабжения мансардных надстроек является использование индивидуальных поквартирных котлов. При этом варианте минимальны как капитальные затраты, так и годовые эксплуатационные расходы.
Рассмотрим возможность энергосбережения за счет совершенствования инженерных систем. Как показывает опыт, весьма значительная доля эффекта энергосбережения может быть получена при модернизации существующих и внедрении новых инженерных систем, энергоисточников, оборудования и контрольно-измерительных приборов, учитывающих расход энергии при эксплуатации объектов.
Принципиальными тут являются три составляющие: повышение коэффициента полезного действия котельного оборудования; устранение теплопотерь в магистральных и внутриквартальных тепловых сетях; модернизация систем отопления и горячего водоснабжения зданий, поквартирный учет и регулирование потребления энергоресурсов.
К числу наиболее перспективных мероприятий следует отнести:
• использование высокопроизводительного котельного оборудования, в том числе локальных котельных контейнерного типа, при размещении которых на крыше зданий исключается необходимость в тепловых сетях;
• переход на автоматизированные индивидуальные тепловые пункты с исключением применения струйных смесителей насосов
(элеваторов) со свободным количественным и качественным регулированием теплоносителя для пофасадной и секционной
подачи. Установление режимов отопления для дневного, ночного времени, зимнего и осенне-весеннего периодов,
выходного дня, дежурного отопления и так далее;
• переход на автономные, независимые от централизованного теплоснабжения системы горячего водоснабжения
с использованием поквартирных газовых или электроводонагревателей и двухставочного тарифа оплаты за электроэнергию.
До 25 процентов от общего возможного эффекта по экономии тепловой энергии можно получить при установке поквартирных
приборов учета расходования горячей воды (8-10 процентов) и приборов учета и регулирования систем отопления,
способствующих исключению перегрева помещений при межсезонном и временном повышении температуры наружного воздуха
и по комнатному регулированию температуры в отопительный период (10-12 процентов).
При реконструкции существующих домов и проектировании новых целесообразно применять принципиально новые системы отопления.
Наибольшее распространение в массовом жилищном строительстве в России получили вертикальные однотрубные системы отопления. В указанных системах невозможно в полной мере реализовать потенциальные возможности энергосбережения. Организация поквартирного учета расходования теплоносителя в этих системах сложна технически и требует больших материальных затрат.
Существенная экономия тепловой энергии и повышение уровня теплового комфорта в отапливаемых помещениях достигается при применении горизонтальных систем отопления с поквартирным распределением теплоносителя.
Горизонтальные системы отопления могут выполняться в двух вариантах;
• с кольцевой разводкой трубопроводов по периметру наружных стен;
• с лучевой разводкой и подачей теплоносителя к каждому прибору от специального коллектора по гибким трубопроводам, проложенным в полу по кратчайшему пути.
Эксплуатация таких систем позволяет экономить 20-25 процентов тепловой энергии за отопительный сезон по сравнению с существующими вертикальными однотрубными системами отопления.
Ориентировочные расчеты показывают, что при совокупной реализации мероприятий по модернизации инженерных систем расходы тепла в жилых и общественных зданиях на отопление и нагрев приточного или инфильтрирующего воздуха возможно сократить на 30-40 процентов. При этом единовременные капитальные затраты будут значительно (от 2 до 10 раз) ниже, чем затраты на увеличение термического сопротивления стен.
В целом вполне реально довести расчетные потери тепла в жилых зданиях до уровня, достигнутого в технически развитых странах – 30-35 Вт/кв. м.
Очевидно, в ближайшие два-три десятилетия следует ожидать резкого удорожания энергоресурсов, поскольку традиционные источники энергии во многом исчерпаны, а новые пока недостаточно развиты. Задача экономии энергоресурсов становится приоритетной.
В связи с этим в сфере создания, модернизации и эксплуатации строительной продукции доминирующим фактором будет обеспечение минимальных теплопотерь в зданиях за счет разработки и использования энергоэкономичных объемно-планировочных и конструктивных решений, новых с высоким коэффициентом сопротивления теплопередаче строительных материалов и изделий, энергоэффективного оборудования и регулируемых, в том числе нетрадиционных, систем энергообеспечения. Приоритетное направление развития строительных материалов, изделий и оборудования будет принадлежать энергосберегающим их видам.
|
Физико-технические свойства стеклопластиковых окон |
|
|
Сопротивление теплопередаче однокамерного стеклопакета с К-стеклом, м2 К/Вт |
0,67 |
|
Сопротивление теплопередаче профиля, м2 К/Вт |
0,60 |
|
Сопротивление теплопередаче окна, м2 К/Вт |
0,65 |
Автор: Сергей Булгаков,
первый вице-президент Российской академии архитектуры и строительных наук, академик
Источник: Строительная газета №21, от 26 мая 2000 г.