Снижение энергопотребления зданий

По некоторым оценкам, в Республике Беларусь необходимо снизить потребление энергоресурсов при эксплуатации зданий в два и более раз, чтобы приблизиться к среднему мировому уровню. К конструктивным факторам при этом относится применение слоистых конструкций наружных стен.

Действующие долгое время сравнительно низкие нормы сопротивления теплопередачи ограждающих конструкций в проектах зданий явились причиной создания крупных производственных мощностей по выпуску неэнергоэффективных стеновых материалов и конструкций. К конструктивным факторам, создающим сложные проблемы энергосбережения, относится вентилирование помещений посредством окон.
Свежий воздух, поступающий внутрь квартир (комнат) через форточки, обеспечивает необходимый воздухообмен. С одной стороны, это весьма удобный способ вентилирования, с другой — расточительный, поскольку с понижением температуры воздухообмен резко возрастает, в результате в помещение попадает больше холодного воздуха, чем ожидается. По некоторым данным, за счет этого в отопительный период излишние потери тепла доходят до 50 и более процентов. Да и сами окна имеют теплопроводность, значительно превышающую оптимальную. В рамках повышения сопротивления окон используют специальные стекла с низкой излучательной способностью (селективные); покрытия на стеклах, имеющие достаточную прозрачность, отражающие 90% тепла в комнатное пространство и снижающие прохождение ультрафиолетовых лучей, и т.п.
Разумеется, при герметизации окон необходимо устройство механической вентиляции, позволяющее формирование приемлемого для жильцов микроклимата. Ее устройство (элементы) должно обеспечивать длительный срок эксплуатации и — на случай аварийного отключения или ремонта — существование резервного варианта вентилирования жилого помещения.

Цикличный характер работы вентиляции в зависимости от нормативного показателя воздухообмена позволяет экономить электроэнергию.
Действующие в настоящее время системы вентиляции в кинозалах, ресторанах (и т.п.) с подвесными потолками и воздуховодами по периметру помещения вряд ли смогут разместиться в сравнительно небольших комнатах (квартирах) с невысокими потолками, не создавая неудобств. Существует мнение о небезопасности для здоровья людей воздуха, прошедшего по длинному воздуховоду, поскольку при этом происходит качественное изменение кислорода.
Применение механической вентиляции без утилизации тепла выбросного воздуха не оценивается как эффективное.
Другими словами, использование тепла воздуха, удаляемого из помещения, для предварительного подогрева приточного воздуха через теплообменник рассматривается как совмещение вентиляции и отопления. Чем более эффективна рекуперация, тем больше используется тепла выбросного воздуха.

Успех в этом вопросе достигается, когда имеются благоприятные условия для работы теплообменника (отсутствие конденсации, промерзания и т.п.). С большей вероятностью это можно предусмотреть в моноблоке, приведенном на рис. 1. В его состав входят приточный и вытяжной вентиляторы, теплообменник и другие необходимые элементы. Корпус выполнен из пластмассы, защищенной от солнечной радиации.
Если необходимо, чтобы загрязненный воздух подавался на теплообменник из различных мест, а теплообменник, вентиляторы и другое оборудование находились в наружной стене, то для обустройства этого участка стены могут быть использованы теплоизоляционные составные блоки (см. рис. 2), обеспечивающие необходимый уровень теплозащиты и прочности.

Нормативное сопротивление теплопередаче (RТ норм) по СНБ 2.04.01-97 табл. 5.1 для наружных стен из штучных материалов (кирпич, шлакоблоки и т.п.) — 2м2К/Вт; для наружных стен крупнопанельных, каркасно-панельных и объемно-блочных зданий — 2,5м2К/Вт. Фактическое значение этого показателя в некоторых западных странах, где также сравнительно продолжительный отопительный период — 4. По-видимому, это объясняется более высоким показателем отношения расходов на отопление и на утепление.
Об эффективности теплозащиты наружных стен из трехслойных панелей специалисты высказывали свое сомнение даже тогда, когда нормативные требования сопротивления теплопередачи для них составляли 1,5 — 1м2К/Вт. Это касалось в первую очередь слабой защищенности стыков, наличия мостиков холода и т.п.

Повышение норм теплосопротивления до 2,5м2К/Вт, по идее, должно было стать поворотным пунктом в использовании панелей. В пользу этого говорят результаты тепловизионного контроля. Отмечается, что даже в недавно построенных зданиях были выявлены увеличенные теплопотери в стыках, закладных элементах и через сами панели.
Очевидно, что при принятии решения об увеличении теплосопротивления применявшихся ранее трехслойных панелей не принималось во внимание преимущество устройства теплоизоляции в построечных условиях, путем перекрытия стыков снаружи теплоизоляционным слоем.
В современном строительстве теплоизоляционные материалы выполняют две основные функции — экономии тепла и защиты конструкций от воздействия неблагоприятных погодных воздействий.

Для обеспечения эффективности их совместной работы приходится использовать клеевые составы, рейки прижимные, дюбеля и т.д. Не секрет, что все это требует немалых материальных и трудовых затрат. В то же время, применение для теплоизоляции заливочной технологии обеспечивает качественное сцепление и эффективную тепловую защиту. Примером такого решения является использование неавтоклавного монолитного пенобетона средней плотностью 150-300 кг/м3 в несъемной опалубке из пенобетонных плиток, которые выполняют несущую и ограждающую функции. Разумеется, при выполнении таких работ применяется и съемная опалубка многократного использования.
Как известно, снижению эффективности и долговечности теплоизоляции во многом способствует способность этого материала накапливать влагу, а также его прочность. Под действием замораживания-оттаивания быстрее разрушаются намокшие волокнистые материалы. Ячеистый бетон более устойчив к этому воздействию, если его фазовый состав и капиллярная структура препятствуют влагопоглощению. Быстрая отдача влаги не только способствует восстановлению теплоизоляционных свойств материала, но и ограничивает вероятность появления грибков, которые выделяют минеральные и органические кислоты, превращающие цементный камень в сыпучую массу.

В ряде северо-западных стран Европы удельный вес зданий со слоистыми ограждающими конструкциями составляет 80-90%. В наших условиях такой подход имеет резервы не только в снижении расходов на отопление, но и в успешном решении задач архитектурной выразительности, увеличения доли наукоемких технологий, обеспечивающих снижение стоимости строительства.

Николай МЕЛЬНИКОВ