Перспективы строительства энергоэффективных зданий

Сообщение заместителя директора ГП НИПТИС по научной работе Леонида Данилевского на семинаре "Энергосбережение в строительстве", состоявшемся 17 мая 2002 г. в рамках форума "Белпромэкспо"
Строительная отрасль Беларуси является одним из крупнейших в стране потребителей энергии.
Это видно из анализа не только деятельности соответствующих промышленных предприятий, но и строительных нормативов, а также характеристик возводимых зданий.
При эксплуатации зданий потребляется от 35 до 40% тепловой энергии, которая производится в республике.
Поэтому огромны резервы энергосбережения, кроющиеся в строительстве новых энергоэффективных зданий, энергопотребление которых было бы значительно меньше по сравнению с тем уровнем, который достигнут на сегодняшний день.
Работа по снижению уровня энергопотребления зданий ведется специалистами Минстройархитектуры Беларуси уже достаточно давно.
Когда-то в СССР строились здания, уровень теплопотерь которых за отопительный сезон (то есть годовой уровень) составлял 160-170 кВтч на 1 м 2 жилой площади. Причем данный показатель относился к многоэтажным зданиям, для малоэтажных же он был намного больше.
После того, как в 1993 г. в Беларуси были приняты новые нормативы теплозащиты зданий, увеличены требуемые термические сопротивления ограждающих конструкций, а в 1998 г. — нормативные термосопротивления окон, вновь возводимые здания стали потреблять уже от 90 до 110 кВтч/м 2 тепловой энергии в год. Однако сегодня и эти достигнутые показатели не являются предельными для Беларуси.
Например, в Германии до 2001 г. аналогичные нормативы устанавливали величину годового энергопотребления, также равную 100 кВтч/м 2. Однако за рубежом повсеместно налицо тенденция к дальнейшему снижению энергопотребления объектов. И сегодня в той же Германии для зданий, привязанных к первичным источникам энергопитания, установлен предельный годовой уровень энергопотребления в размере 70 кВтч/м 2.
В результате же следующей корректировки нормативов, которая должна последовать лет через пять, следует ожидать начала строительства зданий с максимальным энергопотреблением, не превышающем 20–30 кВтч/м 2 в год.
Сегодня предпосылки для строительства подобных зданий создаются и в Германии, и в Беларуси. Но подобные проблемы не решаются в краткие сроки — как для обновления нормативной базы, так и для выработки проектных решений энергоэффективных при эксплуатации зданий требуется определенное время.
Какие же направления в данной области считаются перспективными?
Как известно, примерно половина всех теплопотерь здания происходит через ограждающие конструкции (стены, окна, двери, перекрытия над подвалами и покрытия верхних этажей).
Вторая же половина суммарного объема потерь тепла приходится на воздухообмен, происходящий при вентиляции помещений. Это тепло, удаляемое из зданий при поддерживании в них комфортных условий.
Поэтому в свете продолжения осуществления политики энергосбережения следует отметить, что дальнейшее наращивание термохарактеристик ограждающих конструкций вряд ли даст значительный эффект. Все, что можно было взять на данном направлении, в основном уже взято, и сегодня нужно ставить задачу утилизации тепла воздуха, покидающего помещение при его вентиляции.
Имеется в виду переход от свободной вентиляции к приточно-вытяжной с рекуперацией тепла уходящего воздуха. Сегодня эта задача должна рассматриваться с нескольких точек зрения.
Во-первых, коль скоро здания строятся по новым нормативам, понятно, что и окна в них соответствуют новым нормативам. В связи с этим возникает противоречие между нормами проектирования жилых зданий, в соответствии с которыми на 1 м2 жилой площади должно приходиться не менее 3м3 обменивающегося воздуха, и теплотехническими нормами, накладывающими ограничения на воздухопроницаемость ограждающих конструкций и окон.
Дело в том, что в соответствии с действующими нормами проектирования вентиляция здания предполагается свободной, но эта свободная вентиляция должна обеспечивать требуемый уровень воздухообмена. Она же этого не обеспечивает. Часты жалобы жильцов на плохие санитарно-гигиенические условия в помещениях зданий, построенных по новым стандартам.
Как уже было сказано, свободная вентиляция является затратной технологией. Тепло вместе с отработанным воздухом уходит в атмосферу, на место отработанного теплого воздуха поступает свежий холодный, на догрев которого до нормативных 18°С затрачивается очередная порция энергии. И так далее.
Кратность же воздухообмена должна составлять 1,2 (это означает, что в течение часа должно обмениваться 1,2 всего объема воздуха помещения). Это затратная кратность воздухообмена.
Нужно сказать, что сегодня в Беларуси, хоть и в ограниченном объеме, но все же выпускаются блоки рекуперации тепла уходящего воздуха. Производят их 2 или 3 организации. К сожалению, эффективность данного оборудования не превышает 60%, эффективность же западных аналогов достигает 95%.
То есть очевидна необходимость развития в стране как данного направления, так и промышленных мощностей, обеспечивающих выпуск достаточного количества рекуператоров. Это — второй аспект.
И, наконец, третий. Существует возможность более полного использования как тепла внутренних источников, имеющихся в жилых помещениях, так и солнечной энергии, которая поступает в них извне.
Анализ внутреннего тепловыделения в рамках квартиры показывает: максимум такового отмечается, конечно же, на кухне.
В зданиях, оборудованных газовыми плитами, годовой расход газа на 1 человека нормируется в размере 100 м3. Пересчет дает более 10 кВтч/м2 жилой площади в месяц, за отопительный же сезон набегает около 70 кВтч/м2.
То есть почти полностью компенсируются существующие потребности в отоплении зданий.
Не следует сбрасывать со счетов и тот вклад в тепловой баланс здания, который вносят электроэнергия и биологические источники. Так, каждый человек представляет собой источник тепла мощностью примерно 100 Вт.
Если просуммировать все эти ресурсы тепловой энергии и сравнить их с теплопотерями здания, то выяснится, что две эти величины примерно равны между собой.
Это означает, что при условии грамотной утилизации тепла всех вышеназванных источников здание вообще не нуждается ни в какой системе отопления. Вопрос в том, как использовать тепло этих источников.
Что сегодня нужно предпринять для облегчения перехода к приточно-вытяжным системам вентиляции с рекуперацией тепла уходящего воздуха? Во-первых, мешает отсутствие собственной производственной базы блоков принудительной вентиляции и рекуперации тепла, малошумящих и потребляющих мало энергии вентиляторов, которые бы решали эту задачу.
Во-вторых, есть мнение, что при достижении определенного уровня развития и внедрения таких систем их можно будет совмещать с системами воздушного отопления. Тогда удастся получить одну инженерную систему, которая будет решать обе задачи, то есть обеспечивать и нормативный воздухообмен помещений, и отопление жилых зданий.
В 1965-67 гг. в Минске было построено 2 объемно-блочных здания, оснащенных системами воздушного отопления. Эти системы функционировали в течение примерно 10 лет вплоть до капремонта зданий, в ходе которого они были заменены системами водяного отопления.
Отзывы жильцов о системах воздушного отопления были в основном положительными. Основное количество жалоб касалось пересушивания воздуха помещений, а также того факта, что системы эти немного пылили.
С позиций сегодняшнего уровня развития инженерных систем жилых зданий и термосопротивления ограждающих конструкций оба технических недочета представляются вполне устранимыми. Металлические воздуховоды, в отличие от бетонных, не пылят, а термосопротивления, равного 4,6 м 2°С/Вт вполне достаточно для успешного решения задачи обеспечения нормативного воздухообмена и отопления.
В ГП НИПТИС выработан комплекс мер, направленных на усовершенствование как инженерных систем, так и теплозащиты ограждений.
И те здания, которые институт уже готов проектировать (в частности, его специалистами разработаны конструкции окон и вентблоков необходимой степени технологичности, готовые для предложения на рынке), будут обладать уровнем теплопотерь в пределах 30-40 кВтч/м 2 в год.
Длительность же отопительного сезона для этих зданий может быть сокращена на 3-4 месяца.

Подготовил Федор СПИРИДОНОВ