На основе нового нормативного требования
Cообщение "Современное состояние нормирования тепловой защиты зданий в России", подготовленное кандидатами технических наук И. Н. Бутовским и Ю. А. Матросовым (НИИ строительной физики Российской академии архитектурно-строительных наук) к международной научно-практической конференции "Новое поколение энергоэффективного инженерного оборудования жилых зданий"
Известно, что по действующему в России законодательству любое строительство новых и реконструкция старых зданий осуществляется только по утвержденным нормативным документам. Разработанные новые принципы и нормативные требования обеспечивают в среднем около 40% сбережения потребности в тепловой энергии на отопление.
В практике строительства и эксплуатации российских зданий и сооружений в недалеком прошлом был узаконен непроизводительный расход энергетических ресурсов на поддержание необходимых параметров микроклимата их внутренних объемов, а также при производстве строительных материалов и изделий.
Фонд построенных в России в прошлом жилых и общественных зданий с точки зрения энергоиспользования оказался неэффективным. Достаточно сказать, что при высоком в целом уровне энергопотребления на отопление зданий в России расходуется около 34% произведенной в стране тепловой энергии, тогда как в западных странах эта доля составляет 20-22%.
Поэтому в основу новых нормативов в 1995 г. был положен принцип поэтапного снижения потребности в тепловой энергии на отопление зданий с тем, чтобы к началу 2000 г. снизить уровень энергопотребления строящихся и реконструируемых зданий не менее чем на одну треть. Исходя из поставленной задачи снижения потерь тепла, были установлены нормы для различных районов страны с учетом продолжительности отопительного периода и средней температуры наружного воздуха за этот период введением показателя суровости климата. Именно эти климатические характеристики, выраженные в градусо-сутках отопительного периода, определяют общий расход тепла на отопление здания. Из планируемого снижения уровня энергопотребления были рассчитаны новые требования по сопротивлению теплопередаче для отдельных элементов ограждающих конструкций, величины которых были увязаны с градусо-сутками отопительного периода, а не с расчетной температурой наружного воздуха в зимний период (СНиП II-3-79*, таблицы 1а* для первого этапа и 1б* для второго). Причем эти требования касались так называемых приведенных сопротивлений теплопередаче ограждающих конструкций.
Расчеты удельного энергопотребления на отопление многоэтажных жилых зданий, запроектированных в центральном регионе России по нормам 1986г. (при требуемом сопротивлении теплопередаче наружных стен 1 м2°C/Вт), первого и второго этапов повышения уровня теплозащиты в 1995 (при R o req = 2) и 2000 (при R o req = 3) годах соответственно показывают, что удельное энергопотребление зданий, запроектированных по требованиям первого этапа, на 18-20% ниже, чем зданий, запроектированных до 1995 г., и еще на 14-18% - при переходе к требованиям второго этапа. Заметим, что это данные расчетов, проведенных для конкретных серий жилых домов массового строительства. Что же касается одноквартирных малоэтажных жилых домов, то в данном случае разница еще больше - на 24-28% и 18-23% соответственно.
Снижение энергопотребления зависит от региона строительства и объемно-планировочных решений зданий и в среднем составляет около 40% по сравнению с нормами до внесения изменений.
Если при проектировании покрытий, чердачных и цокольных перекрытий трудностей в реализации новых нормативных требований не возникает, то новые требования при проектировании наружных стен достигаются за счет разработки технических решений нового поколения.
Как известно, с теплотехнической точки зрения условно различают три основных вида наружных стен по числу основных слоев - однослойные, трехслойные и двухслойные. Причем возможность применения тех или иных конструкций ограничивается наибольшим количеством градусо-суток, при которых эта конструкция обеспечивает необходимый уровень теплозащиты и целесообразна к применению.
Однослойные стены наиболее привычны для российских проектировщиков и строителей и наиболее просты в исполнении, а при обеспечении необходимых теплозащитных свойств - и в эксплуатации. Однослойные стены выполняют из конструкционно-теплоизоляционных материалов и изделий, совмещающих несущие и теплозащитные функции. При соответствующем качестве материалов они обеспечивают требуемые параметры микроклимата в здании, формирующие комфортные условия в помещениях. Например, однослойные стены из легкобетонных блоков плотностью 600 кг/м 3 и облицовкой в полкирпича при толщине легкобетонного слоя 500 мм могут применяться в регионах, где показатель градусо-суток меньше 2400 °C•сут, а при применении ячеистого бетона плотностью 400 кг/м 3 - уже в районах с показателем градусо-суток меньше 6400 °C•сут.
Трехслойные стены в России применяются довольно давно, но с более низкими по сравнению с современными требованиями приведенным сопротивлением теплопередаче. По конструктивным возможностям трехслойные стены толщиной 400 мм с утеплителем из пенополистирола и минеральной ваты на гибких связях или шпонках могут применяться в регионах, где показатель градусо-суток меньше 6850 °C•сут и 5700 °C•сут соответственно. Основным недостатком этих стен является плохая ремонтнопригодность.
В настоящее время имеются многочисленные примеры изготовления трехслойных ограждающих конструкций, отвечающих требованиям второго этапа СНиП II-3-79*. Так, например, московские ДСК и предприятия промышленности строительных материалов успешно освоили производство с учетом применения энергосберегающих проектных решений, причем стеновые панели изготавливаются с приведенным сопротивлением теплопередаче в пределах 3,16-3,28 м 2oC/Вт, что выше требований для второго этапа (3,15 м 2oC/Вт). Двухслойные стены содержат несущий и теплоизоляционные слои. В двухслойных стенах теплоизоляция может быть расположена как снаружи, так и изнутри. Внутренняя теплоизоляция требует специального теплотехнического расчета с целью защиты от увлажнения и накопления влаги в толще утеплителя и тщательного изготовления. Применение двухслойных стен по градусо-суткам не ограничено.
Наиболее перспективным способом повышения теплозащиты как вновь строящихся, так и реконструируемых зданий является наружная теплоизоляция стен. Распространение в строительной практике получили конструкции наружной теплоизоляции, которые условно можно разделить на "мокрые" системы с оштукатуриванием плитного утеплителя и "сухие" вентилируемые системы с облицовкой на относе от слоя теплоизоляции. Оба конструктивных решения позволяют осуществлять замену теплоизолирующего слоя и его ремонт. Госстрой России уже выдал более 20 технических свидетельств на ее различные виды. При правильном конструировании и монтаже негативных явлений как в защитном наружном слое, так и во всей конструкции не наблюдается.
Следует констатировать, что большинство предприятий индустриального домостроения уже перешло на выпуск стеновых конструкций и материалов, отвечающих требованиям второго этапа повышения уровня теплозащиты. По данным Госстроя России, 72% российских предприятий выпускают стеновые конструкции и материалы, отвечающие этим требованиям. Что касается конструктивных систем зданий, то по тем же данным повышенным требованиям второго этапа по сопротивлению теплопередаче отвечают проекты 68% полносборных зданий, 87% зданий из кирпича и мелких блоков и 92% зданий, выполненных в каркасных и смешанных системах.
С точки зрения современных требований, предъявляемых к нормативным документам законом "Об энергосбережении" и СНиП 10-01-94*, действующие СНиП II-3-79* имеет следующие три принципиальных недостатка.
Во-первых, в них отсутствуют в явном виде требования по энергопотреблению на отопление и энергетической эффективности зданий.
Во-вторых, не учитываются при выборе уровня теплозащиты объемно-планировочные параметры здания и возможность использования более эффективных отопительно-вентиляционных систем и систем теплоснабжения.
В-третьих, данная глава СНиП построена на устаревших предписывающих принципах выбора уровня теплозащиты зданий.
Для устранения приведенных недостатков в 25 регионах России уже апробировано проектирование теплозащиты отапливаемых зданий на основе нового нормативного требования - комплексного показателя удельной потребности в отоплении здания, приходящейся на одни градусо-сутки отопительного периода. При этом апробация предложенных нормативных значений удельной потребности в отоплении зданий впервые в России проводилась на региональном уровне путем проектирования конкретных зданий. На основе этого положительного опыта и требований СНиП 10-01-94* были разработаны раздел "Энергосбережение" для недавно утвержденных новых СНиП 31-02-2001 "Дома жилые одноквартирные" и проект новых СНиП "Энергосберегающая тепловая защита в зданиях" и свода правил к нему СП "Строительная теплотехника. Проектирование зданий и сооружений", находящиеся в настоящее время на утверждении в Госстрое России.
Сохраняя преемственность по отношению к СНиП II-3-79*, нормативы в этом проекте новых СНиП установлены на основе расчетов зданий-представителей, запроектированных по второму этапу повышения теплозащиты из условий энергосбережения. Если при конкретном проектировании использованы следующие резервы - влияние объемно-планировочных и архитектурных решений, учет естественного и принудительного воздухообмена, бытовых тепловыделений и солнечной радиации, влияние эффективности и регулируемости систем отопления и эффективности систем теплоснабжения, то требования к отдельным элементам теплозащиты могут быть снижены по сравнению с требованиями второго этапа. При этом конечный результат в части энергосбережения достигается за счет повышения качества проектирования, а проектировщику предоставляется большая свобода в выборе проектных решений при теплотехническом проектировании.
Следует отметить, что на этот путь нормирования уже перешли специалисты Германии, Дании, Нидерландов, Франции, Испании, Польши и ряда штатов США.
В апреле 2001 г. Европейская энергетическая комиссия одобрила предложение по стандартизации энергетической эффективности зданий стран Европейского союза, в основу которого положен указанный принцип.Подготовил Сергей ЗОЛОТОВ
Известно, что по действующему в России законодательству любое строительство новых и реконструкция старых зданий осуществляется только по утвержденным нормативным документам. Разработанные новые принципы и нормативные требования обеспечивают в среднем около 40% сбережения потребности в тепловой энергии на отопление.
В практике строительства и эксплуатации российских зданий и сооружений в недалеком прошлом был узаконен непроизводительный расход энергетических ресурсов на поддержание необходимых параметров микроклимата их внутренних объемов, а также при производстве строительных материалов и изделий.
Фонд построенных в России в прошлом жилых и общественных зданий с точки зрения энергоиспользования оказался неэффективным. Достаточно сказать, что при высоком в целом уровне энергопотребления на отопление зданий в России расходуется около 34% произведенной в стране тепловой энергии, тогда как в западных странах эта доля составляет 20-22%.
Поэтому в основу новых нормативов в 1995 г. был положен принцип поэтапного снижения потребности в тепловой энергии на отопление зданий с тем, чтобы к началу 2000 г. снизить уровень энергопотребления строящихся и реконструируемых зданий не менее чем на одну треть. Исходя из поставленной задачи снижения потерь тепла, были установлены нормы для различных районов страны с учетом продолжительности отопительного периода и средней температуры наружного воздуха за этот период введением показателя суровости климата. Именно эти климатические характеристики, выраженные в градусо-сутках отопительного периода, определяют общий расход тепла на отопление здания. Из планируемого снижения уровня энергопотребления были рассчитаны новые требования по сопротивлению теплопередаче для отдельных элементов ограждающих конструкций, величины которых были увязаны с градусо-сутками отопительного периода, а не с расчетной температурой наружного воздуха в зимний период (СНиП II-3-79*, таблицы 1а* для первого этапа и 1б* для второго). Причем эти требования касались так называемых приведенных сопротивлений теплопередаче ограждающих конструкций.
Расчеты удельного энергопотребления на отопление многоэтажных жилых зданий, запроектированных в центральном регионе России по нормам 1986г. (при требуемом сопротивлении теплопередаче наружных стен 1 м2°C/Вт), первого и второго этапов повышения уровня теплозащиты в 1995 (при R o req = 2) и 2000 (при R o req = 3) годах соответственно показывают, что удельное энергопотребление зданий, запроектированных по требованиям первого этапа, на 18-20% ниже, чем зданий, запроектированных до 1995 г., и еще на 14-18% - при переходе к требованиям второго этапа. Заметим, что это данные расчетов, проведенных для конкретных серий жилых домов массового строительства. Что же касается одноквартирных малоэтажных жилых домов, то в данном случае разница еще больше - на 24-28% и 18-23% соответственно.
Снижение энергопотребления зависит от региона строительства и объемно-планировочных решений зданий и в среднем составляет около 40% по сравнению с нормами до внесения изменений.
Если при проектировании покрытий, чердачных и цокольных перекрытий трудностей в реализации новых нормативных требований не возникает, то новые требования при проектировании наружных стен достигаются за счет разработки технических решений нового поколения.
Как известно, с теплотехнической точки зрения условно различают три основных вида наружных стен по числу основных слоев - однослойные, трехслойные и двухслойные. Причем возможность применения тех или иных конструкций ограничивается наибольшим количеством градусо-суток, при которых эта конструкция обеспечивает необходимый уровень теплозащиты и целесообразна к применению.
Однослойные стены наиболее привычны для российских проектировщиков и строителей и наиболее просты в исполнении, а при обеспечении необходимых теплозащитных свойств - и в эксплуатации. Однослойные стены выполняют из конструкционно-теплоизоляционных материалов и изделий, совмещающих несущие и теплозащитные функции. При соответствующем качестве материалов они обеспечивают требуемые параметры микроклимата в здании, формирующие комфортные условия в помещениях. Например, однослойные стены из легкобетонных блоков плотностью 600 кг/м 3 и облицовкой в полкирпича при толщине легкобетонного слоя 500 мм могут применяться в регионах, где показатель градусо-суток меньше 2400 °C•сут, а при применении ячеистого бетона плотностью 400 кг/м 3 - уже в районах с показателем градусо-суток меньше 6400 °C•сут.
Трехслойные стены в России применяются довольно давно, но с более низкими по сравнению с современными требованиями приведенным сопротивлением теплопередаче. По конструктивным возможностям трехслойные стены толщиной 400 мм с утеплителем из пенополистирола и минеральной ваты на гибких связях или шпонках могут применяться в регионах, где показатель градусо-суток меньше 6850 °C•сут и 5700 °C•сут соответственно. Основным недостатком этих стен является плохая ремонтнопригодность.
В настоящее время имеются многочисленные примеры изготовления трехслойных ограждающих конструкций, отвечающих требованиям второго этапа СНиП II-3-79*. Так, например, московские ДСК и предприятия промышленности строительных материалов успешно освоили производство с учетом применения энергосберегающих проектных решений, причем стеновые панели изготавливаются с приведенным сопротивлением теплопередаче в пределах 3,16-3,28 м 2oC/Вт, что выше требований для второго этапа (3,15 м 2oC/Вт). Двухслойные стены содержат несущий и теплоизоляционные слои. В двухслойных стенах теплоизоляция может быть расположена как снаружи, так и изнутри. Внутренняя теплоизоляция требует специального теплотехнического расчета с целью защиты от увлажнения и накопления влаги в толще утеплителя и тщательного изготовления. Применение двухслойных стен по градусо-суткам не ограничено.
Наиболее перспективным способом повышения теплозащиты как вновь строящихся, так и реконструируемых зданий является наружная теплоизоляция стен. Распространение в строительной практике получили конструкции наружной теплоизоляции, которые условно можно разделить на "мокрые" системы с оштукатуриванием плитного утеплителя и "сухие" вентилируемые системы с облицовкой на относе от слоя теплоизоляции. Оба конструктивных решения позволяют осуществлять замену теплоизолирующего слоя и его ремонт. Госстрой России уже выдал более 20 технических свидетельств на ее различные виды. При правильном конструировании и монтаже негативных явлений как в защитном наружном слое, так и во всей конструкции не наблюдается.
Следует констатировать, что большинство предприятий индустриального домостроения уже перешло на выпуск стеновых конструкций и материалов, отвечающих требованиям второго этапа повышения уровня теплозащиты. По данным Госстроя России, 72% российских предприятий выпускают стеновые конструкции и материалы, отвечающие этим требованиям. Что касается конструктивных систем зданий, то по тем же данным повышенным требованиям второго этапа по сопротивлению теплопередаче отвечают проекты 68% полносборных зданий, 87% зданий из кирпича и мелких блоков и 92% зданий, выполненных в каркасных и смешанных системах.
С точки зрения современных требований, предъявляемых к нормативным документам законом "Об энергосбережении" и СНиП 10-01-94*, действующие СНиП II-3-79* имеет следующие три принципиальных недостатка.
Во-первых, в них отсутствуют в явном виде требования по энергопотреблению на отопление и энергетической эффективности зданий.
Во-вторых, не учитываются при выборе уровня теплозащиты объемно-планировочные параметры здания и возможность использования более эффективных отопительно-вентиляционных систем и систем теплоснабжения.
В-третьих, данная глава СНиП построена на устаревших предписывающих принципах выбора уровня теплозащиты зданий.
Для устранения приведенных недостатков в 25 регионах России уже апробировано проектирование теплозащиты отапливаемых зданий на основе нового нормативного требования - комплексного показателя удельной потребности в отоплении здания, приходящейся на одни градусо-сутки отопительного периода. При этом апробация предложенных нормативных значений удельной потребности в отоплении зданий впервые в России проводилась на региональном уровне путем проектирования конкретных зданий. На основе этого положительного опыта и требований СНиП 10-01-94* были разработаны раздел "Энергосбережение" для недавно утвержденных новых СНиП 31-02-2001 "Дома жилые одноквартирные" и проект новых СНиП "Энергосберегающая тепловая защита в зданиях" и свода правил к нему СП "Строительная теплотехника. Проектирование зданий и сооружений", находящиеся в настоящее время на утверждении в Госстрое России.
Сохраняя преемственность по отношению к СНиП II-3-79*, нормативы в этом проекте новых СНиП установлены на основе расчетов зданий-представителей, запроектированных по второму этапу повышения теплозащиты из условий энергосбережения. Если при конкретном проектировании использованы следующие резервы - влияние объемно-планировочных и архитектурных решений, учет естественного и принудительного воздухообмена, бытовых тепловыделений и солнечной радиации, влияние эффективности и регулируемости систем отопления и эффективности систем теплоснабжения, то требования к отдельным элементам теплозащиты могут быть снижены по сравнению с требованиями второго этапа. При этом конечный результат в части энергосбережения достигается за счет повышения качества проектирования, а проектировщику предоставляется большая свобода в выборе проектных решений при теплотехническом проектировании.
Следует отметить, что на этот путь нормирования уже перешли специалисты Германии, Дании, Нидерландов, Франции, Испании, Польши и ряда штатов США.
В апреле 2001 г. Европейская энергетическая комиссия одобрила предложение по стандартизации энергетической эффективности зданий стран Европейского союза, в основу которого положен указанный принцип.Подготовил Сергей ЗОЛОТОВ
Строительство и недвижимость. Статья была опубликована в номере 03 за 2002 год в рубрике энергетика
