Как Запад сражался с энергокризисом

В России переход к более жестким нормам сопротивления ограждающих конструкций теплопередаче узаконен соответствующими изменениями, внесенными в СНиП 11-3-79 "Строительная теплотехника".

Однако, как показала практика, строительная индустрия России в целом оказалась неподготовленной к переходу на новые материалы и технологии, а используемые компромиссные решения зачастую неэффективны.
Реальная экономия тепла, получаемая в результате внедрения теплосберегающих технологий, даже в новом строительстве заведомо меньше планируемой, поскольку производительный расход тепла в эксплуатируемых зданиях не превышает 30% направляемого на отопление.
Тридцать лет назад, в первую очередь в связи с ростом цен на энергоносители, проблема энергосбережения стала одной из наиболее актуальных на Западе.Что представляет собой накопленный там опыт?
Специалистами Великобритании был проанализирован вопрос окупаемости дополнительных затрат на повышение теплозащитных свойств и снижение воздухопроницаемости наружных ограждающих конструкций зданий в климатических условиях США и Канады. Выяснилось, что эти мероприятия позволяют на 75-95% снизить финансовые затраты на отопление.

Теплотехнические параметры большинства зданий, построенных в Северной Америке, в 2-3 раза выше, чем в районах с аналогичными климатическими условиями в Великобритании. Тем не менее внедрение новых методов снижения теплопотерь в США и Канаде продолжает идти быстрыми темпами. Большинство домов, строящихся на отдельную семью, — это дома с деревянным каркасом. В качестве теплоизоляции в этих зданиях используется целлюлозное или минеральное волокно. Толщина слоя теплоизоляции в конструкциях крыши составляет 200-250 мм (коэффициент теплопередачи к=0,15-0,20 Вт/(м2К), в наружных стенах — 125-150 мм (к=0,30-0,35 Вт/(м2К). Применение двойных стеклопакетов и теплоизолированных уплотненных наружных дверей позволяет значительно уменьшить инфильтрацию воздуха. В домах из бетонных блоков наружные стены толщиной 200-250 мм снабжены теплоизоляцией, которая выполняется из слоя пенополиуретана толщиной 50 мм или экструдированного полистирола толщиной 100 мм. Для такой стены, покрытой снаружи штукатуркой, к=0,3 Вт/(м2К).
Одинарное остекление оконных проемов выходит из употребления в районах с прохладным климатом. В настоящее время в США, включая даже районы субтропиков, продажа оконных блоков с двойным остеклением составляет 50%, с тройным — почти 20%. Произведено несколько миллионов окон нового типа, таких как стеклопакеты с четырьмя стеклами (Quad Pane) и "Тепловое зеркало" (Heat Mirror), k=1,0-1,5 Вт/(м2К).
В Северной Америке в районах с прохладным и холодным климатом находится примерно 30 тыс. домов, строительство которых по новым проектам началось в 70-е гг. В них повышенная теплоизоляция стен и окон сочетается с низкой воздухопроницаемостью наружных ограждающих конструкций (кратность воздухообмена не превышает 0,1 в час). Это позволяет свести затраты на отопление таких домов к $30 в год даже в условиях сурового климата.

Для создания комфортного микроклимата при минимальных затратах на отопление рекомендуется использовать также принудительную вентиляцию с регенерацией тепла (как, например, это делается в Швеции). Зимой при закрытых окнах кратность воздухообмена составляет 0,2–0,6 в час в зависимости от количества проживающих, образа жизни и прочих факторов. В районах с мягким и прохладным климатом в конце весны домовладельцы обычно отключают вентиляцию и открывают окна для летнего проветривания.
Ряд фирм производит дома с теплоизоляцией особенно высокого качества. Фирма "Allen-Drerup-White" (Торонто) проектирует и строит здания, воздухопроницаемость которых составляет 0,02-0,03 в час. Фирма "Buffalo Homes" гарантирует, что плата за отопление домов ее постройки не превысит $150 в год (при цене $20 за 1 ГДж) для здания площадью 150 м 2, расположенного в районе с самым холодным климатом в США (средняя температура января -9°С, июля — +17°С). Фирма могла бы гарантировать, что счет не превысит $70 в год, но опасается недоверия заказчиков. Практика показала, что понижение воздухопроницаемости выгоднее, чем увеличение теплоизоляции, тем не менее в районах с холодным климатом повышение тепловой изоляции также экономически оправдано. Добавочная теплоизоляция увеличивает стоимость здания на 3-5%, но в ряде случаев опытным проектировщикам удается остаться в пределах стоимости обычных зданий. В связи с этим некоторые городские советы внесли изменения в свои строительные нормы.

Хорошим примером здания с улучшенной теплоизоляцией, расположенного в районе мягкого климата, является дом, построенный в 1983 г. в Ванкувере. Жилая площадь его составляет 320 м2. Наружные стены здания утеплены слоем стекловолокна толщиной 300 мм (к=0,17 Вт/(м2К), крыша — 400 мм (k=0,11 Вт/(м2К), стены и перекрытия подвального этажа — 250 мм (к=0,17 Вт/(м 2К).
На северной стороне здания расположено несколько световых фонарей, окна имеют тройное остекление с воздушной прослойкой толщиной 20 мм; с южной стороны — двойное остекление и теплоизолирующие ставни. Наружные двери представляют собой стальной каркас с обшивками, заполненный теплоизоляционным материалом из пенопласта (к=0,6 Вт/(м 2К). Инфильтрация через окна и двери составляет 0,03 в час. Зимой для вентиляции используется теплообменник типа Van Ее производительностью 0,3 в час. Во всех конструкциях дома предусмотрена тщательно уплотненная сплошная полиэтиленовая пароизоляция. Эти меры столь эффективны, что в доме практически не используется отопление. В первую зиму, в самые холодные ночи, когда температура опускалась до -8°С, включалось несколько инфракрасных ламп. Во вторую зиму, 1984-85 гг., помещение отапливалось электрическим радиатором, иногда подключалась отопительная система. Проведенные мероприятия позволили существенно снизить затраты энергии на отопление здания. При этом счет за отопление не превысил $25 за год. Обычно отопление такого здания обходится в $6-$9 тыc. в год.
Правительство Канады осуществляет программу R-2000, целью которой является строительство домов с повышенной теплоизоляцией. К 1990 г. количество домов, удовлетворяющих стандартам R-2000, составило 20% новостроек. Кратность воздухообмена за счет инфильтрации у первой тысячи построенных домов составляет 0,8 в час при разности давлений 50 Па.
При капитальном ремонте дополнительная теплоизоляция старых домов также оказывается экономически оправданной. При затратах на утепление, составляющих от $6 до $8 тыс., плата за отопление снижается на 75-95%. При этом за год возмещается от 10 до 30% дополнительных затрат.
При капитальном ремонте дома с деревянным каркасом, расположенного в Торонто, было проведено дополнительное утепление наружных ограждающих конструкций и добавлен еще один этаж. Таким образом получилось двухэтажное здание с жилой площадью 150 м2 и неотапливаемым подвалом.

Плата за отопление составляет $140 в год. Если бы при ремонте ограничились обычными средствами теплоизоляции, то счет составил бы не менее $1,4 тыс. в год. Меры по утеплению повысили стоимость ремонта на $5-$6 тыс., и тем не менее они экономически оправданы.
Основное значение для повышения теплозащиты имели следующие мероприятия.
Слой теплоизоляции из стекловолокна в конструкциях стен увеличен с 90 до 300 мм. Коэффициент теплопередачи при этом снизился с 0,5 до 0,14 Вт/(м2К). Для этого на наружных стенах были смонтированы теплоизоляционные панели толщиной 200 мм. Крыша утеплена слоем целлюлозного волокна толщиной 400 мм (к=0,09 Вт/(м2К). Оконные блоки заменены новыми, уплотненными, с тройным остеклением. В системе вентиляции использован регенератор тепла Air Changer. После капитального ремонта максимальное потребление тепла составляет около 3 кВт при температуре внутреннего воздуха +20°С и наружного -17°С.
При строительстве штаб-квартиры Института Скалистых Гор (Колорадо, США) были реализованы практически все достижения энергосберегающего строительства. За счет дополнительного утепления строительство обошлось на $10 тыс. дороже обычного. Площадь здания составляет 400 м 2, при этом счет за отопление не превышает $500 тыс. в год. Обычно газовое отопление зданий аналогичного размера и назначения обходится в $8 тыс. в год. Заслуживает внимание душ, работающий на сжатом воздухе, который потребляет на 90% меньше горячей воды, и холодильники, потребляющие электроэнергии на 95% меньше обычного.

Институт расположен в районе с солнечным холодным климатом (средняя температура января -10°С, июля +20°С), но зимой 1983-84 гг. в течение 39 дней температура оставалась в диапазоне от -5°С до -45°С при полном отсутствии солнца. Тем не менее теплоизоляция, герметизация и тепловая инерция здания оказались настолько высоки, что отапливать его не потребовалось. В обычные же зимы от 30% избыточного тепла, поступающего от внутренних источников и солнца, приходится избавляться с помощью вентиляции. Стены этого здания каменные, с воздушной прослойкой, с наружным теплоизоляционным слоем из пенополиуретана толщиной 100 мм и слоем фольги (к=0,16 Вт/(м 2К). Для остекления использованы стеклопакеты типа "Тепловое зеркало", заполненные аргоном (к=1,0 Вт/(м 2К).

По материалам kotlovan.ru подготовил Сергей ЗОЛОТОВ