Энергетическая стратегия энергосбережения в зданиях должна строиться на формировании и реализации стимулов экономного использования природных ресурсов. Главным мотивом энергосбережения должно быть сохранение окружающей естественной среды и даже ее улучшение, а также защита интересов будущих поколений в сохранении традиционных природных источников энергии, но уже как сырья для химической и медицинской промышленности.

Строительство современных многоэтажных и многофункциональных зданий является молодой отраслью. Такой же молодой как и ультрапрогрессивные отрасли второй половины ХХ века - самолетостроение и вычислительная техника. Однако строительство за последние годы по сравнению с ними претерпело не столь значительные изменения.

Изучение и решение проблем энергосбережения, возникшие при строительстве современных зданий, стали мощным импульсом к изучению проблем микроклимата и климатизации здания. Этим и объясняется имеющая место широкая номенклатура зданий на основе различных концепций энергетически эффективных и экологически чистых технологий.

В основе концепций проектирования современных зданий лежит идея того, что качество окружающей нас среды оказывает непосредственное влияние на качество нашей жизни как дома, так и на рабочем месте или в местах общего пользования, составляющих основу наших городов.

Концепции имеют собственное наименование. Наиболее известные из них:

• энергоэффективное здание(energy efficient building);
• пассивное здание (passive building);
• умное здание (smart building);
• здоровое здание (healthy building);
• интеллектуальное здание (intelligent building);
• здание с низким энергопотреблением (low energy building);
• здание с ультранизким энергопотреблением (ultralow energy building);
• здание высоких технологий (high-tech building);
• биоклиматическая архитектура (bioclimatic architecture);
• экологическинейтральное здание;
• sustainable building(сохранение окружающей среды);
• advanced building(перевод с англ. -усовершенствованное здание).

Современное здание, с точки зрения эффективности, характеризуется потребительскими системами показателей. Одна из главных потребительских систем показателей здания - система показателей энергетической эффективности здания.

Современный технически образованный человек выберет систему энергоэффективности жилья, при оценке его как будущий владелец, если на первый план им выдвигается необходимость экономии энергии.

Энергоэффективное здание - это здание, в котором экономия энергоресурсов достигается за счет применения инновационных решений, технически осуществимых, экономически обоснованных, приемлемых с экологической и социальной точек зрения и не изменяющих привычный образ жизни.

Энергоэффективные дома, по сути, становятся европейским стандартом . Наибольшим практическим опытом реализации проектов энергоэффективных пассивных домов обладают:

• страны Западной Европы, и в первую очередь, Германия;

Швеция: 2-х этажные жилые солнечные дома из дерева в г. Карльстаде (59° с.ш.), расположены так, чтобы не было взаимного затенения;

• в Хельсинки,Финляндия, построен энергоэффективный жилой район;

в Лондоне,Великобритания, успешно реализован проект энергоэффективного общественного здания мэрии;

в американской практике в "холодных" районах, давно уже строятся суперизолированные дома с тройным остеклением северных фасадов и усиленной теплоизоляцией наружных поверхностей;

в Канаде, накоплен опыт строительства суперизолированных домов с малым потреблением энергии на отопление, построены солнечные дома в провинции Квебек, в провинции Саскачеван, климатические условия которой характеризуются зимней расчетной температурой -34,5°С;

• в России условиях Юго-Западной Сибири с 1981года построены солнечные дома по 3-м вариантам.

Сегодня, для строительства в России энергоэффективных и экологически чистых зданий, по мнению специалистов, есть два стимулирующих обстоятельства :

1. При конкурентной борьбе на рынке жилых и общественных зданий всё больше главную роль играют показатели потребительских качеств здания, определяющими из которых являются: обеспечение качества микроклимата и энергоэффективность здания;
2. Инвесторы приходят к выводу о целесообразности сдачи площадей в аренду, а не о целесообразности их продажи, из-за растущей инфляции и изменений стоимости на жилье и общественные помещения, поэтому они заинтересованы во внедрении энергосберегающих технологий при строительстве зданий и в создании собственных управляющих компаний по эксплуатации этих зданий.

В России вполне реализуемы многие составляющие концепции энергоэффективного дома. Так, при реконструкции жилого фонда, успешно применяются технологии первоочередных мероприятий по повышению энергоэффективности зданий, таких как:

• утепление фасадов с использованием современных теплоизоляционных материалов;
• установка современных высокоэффективных оконных систем с применением схем принудительной вентиляции.

Начальное вложение в практическое внедрение энергосберегающих технологий стоит недешево, но большие капитальные затраты можно считать долгосрочной и весьма надежной инвестицией , т.к. они окупаются за счет дальнейших низких эксплуатационных расходов. Расходы на эксплуатацию, после внедрения энергосберегающих технологий, снижаются на 25-30%. К сожалению, эта невысокая разница служит аргументом для тех, кто необоснованно занижает сумму первоначальных вложений в энергоффективность здания при строительстве и реконструкции. С другой стороны, чересчур высокие начальные инвестиции не смогут окупиться за всё время эксплуатации здания.

В последнее время, в связи с обострением проблем экономии энергоресурсов и защиты окружающей среды, резко возрос интерес к использованию нетрадиционных видов энергии , таких как солнечная энергия, ветровая энергия и др. Возобновляемые источники энергии: солнце, ветер и др., с давних пор используются человеком. Солнечная энергия, применяемая в концепциях проектирования современного здания - пассивный дом и солнечный дом , оказывает существенное влияние на снижение потребления энергии от традиционных источников - нагревательных и охладительных устройств.

Отличительными чертами пассивного здания являются:

• компактность и хорошая изоляция наружных ограждающих частей здания, в 2-3 раза превышающая нормативные показатели сопротивления теплопередаче;
• пассивное использование солнечной энергии, с обязательным остеклением южной части здания и учетом особенностей затенения;
• энергоэффективное остекление с сопротивлением теплопередачи оконных конструкций не менее 0,8 м.°С/Вт;
• воздухонепроницаемость, с допустимой утечкой воздуха через неуплотненные соединения не выше 0.6 объема помещения в час;
• пассивное предварительное нагревание свежего воздуха, поступающего в дом по подземным трубам, предварительно нагреваясь от соприкосновения с почвой почти до 5°C, даже в холодные зимние дни;
• высокоэффективный воздухообмен: более 80%;
• подача горячей воды с использованием регенеративных источников энергии: например, солнечных коллекторов;
• применение термической массы из теплоаккумулирующих материалов для сохранения тепла в холодные ночи и для поддержания прохлады в жаркие дни.

Теплоаккумулирующая среда, применяемая в термической массе пассивного дома, представлена тремя основными видами: камни, вода и эвтектические соли (с фазовым превращением). Особенность теплоаккумулирующих материалов в том, что они обладают высокой тепловой инерцией.

Тепловая инерция - это способность материалов или среды поглощать тепло и сохранять его по мере нагрева. Если окружающая температура понижается, то накопленное тепло поступает в окружающую среду, а сами материалы или среда охлаждаются. Но для охлаждения или нагрева до изменившейся температуры окружающего воздуха требуется некоторое время.

Солнечная энергия, попав внутрь дома, может передаваться на поверхность термической теплоаккумулирующей массы, от других, освещенных солнцем поверхностей, за счет отражения и теплового излучения. Стремитесь располагать тепловую массу во всех освещаемых солнцем поверхностях. При поглощении теплоаккумулирующими материалами солнечной энергии, происходит повышение температуры на поверхности материалов. Энергия, поглощенная поверхностью, передается внутрь материала путем теплопроводности.

Поглощательная способность поверхности теплоаккумулирующих материалов различна и зависит от :

Термическая масса , на которую падает прямое солнечное излучение, должна иметь значительную площадь без чрезмерной толщины, поэтому тонкие теплоаккумулирующие плиты эффективнее толстых. Наиболее эффективная толщина для бетонной теплоаккумулирующей плиты - 100 мм, увеличение толщины более 150 мм является бессмысленным. Наиболее эффективная толщина для древесины - 25 мм.

Полы в пассивном доме должны иметь темную окраску, т.к. темный цвет, поглощает солнечное излучение, а не отражает его, и делает сам пол более теплым и легко поддающимся чистке.

Термическая масса стен и потолков должна быть светлой, т.к. темная стена, быстро нагреваясь, создаст направленный вверх термосифонный воздушный поток, приводящий к перегреву помещения.

Наиболее эффективными аккумулирующими контейнерами являются составляющие здание стены, перекрытия, крыши, внутренние перегородки, а также мебель. К источникам энергии в жилом доме можно отнести кухонную плиту, работающие бытовые электроприборы, лампы освещения, людей и животных, т.е. все те поверхности тел, которые имеют температуру выше или ниже температуры воздуха и излучают энергию в виде волн различной длины. Например, спокойно сидящий человек имеет тепловую мощность 120 ватт. Суммарно эти тепловыделения достигают немалых величин, сравнимых с мощностью систем отопления.

Термическая масса(необходимой толщины и площади), поглощая тепло в жаркое время суток, охлаждает помещение, а при понижении температуры воздуха и поступлении этого воздуха в здание, либо за счет естественной циркуляции через проемы, например вентиляционные отверстия или окна, либо принудительно при помощи вентиляторов, термическая масса, медленно охлаждаясь, путем конвективного теплообмена, нагревает воздух в помещении. За тот период времени, пока термическая масса, обладающая инерцией, снова нагреется до температуры окружающего воздуха, необходимости в кондиционировании воздуха в помещении не будет.

Проблема энергоэффективности жилья сегодня актуальна как никогда. Дело не только в повышении цен на энергоресурсы, неизбежно вызывающем рост цен на коммунальные услуги . Все большую тревогу вызывает значительное ухудшение экологической ситуации, климатические изменения, связанные с парниковым эффектом. Первыми о том, каким должен быть энергоэффективный дом , серьезно начали задумываться на Западе в конце прошлого века. Прежде всего специалистов из Австрии, Германии, Швеции интересовала экономия затрат на электроэнергию и обогрев. Тщательно проанализировав проблему, они обнаружили, что на общую энергоэффективность дома влияют не только очевидные факторы вроде изоляционной или отопительной системы . Имеет значение даже то, что никогда не принималось в расчет: ориентация здания относительно сторон света, форма строения и пр.

Были разработаны новые строительные стандарты, появилась современная классификация зданий в соответствии с уровнем затрачиваемой на их функционирование энергии. Введение понятия «пассивного » здания можно считать кардинальной сменой ориентиров строительной сферы.

На что расходуется электроэнергия ? В основном, на отопление жилой площади. Кроме того, немало ресурсов отнимает освещение, работа бытовых приборов, подогрев воды для бытовых нужд, приготовление еды. Если страны Европы тратят на отопление помещений в среднем 57% общего объема энергии, то в России этот показатель достигает 72%.
Выход очевиден. Строительство энергоэффективных зданий обходится немного дороже (процентов на пятнадцать), но оправдывает себя уже через несколько месяцев с начала эксплуатации, так как реально позволяет экономить и деньги, и ресурсы. Эффективность эксплуатации повышается не только за счет изменения строительных стандартов, но и за счет пересмотра принципов потребления бытовой электроэнергии: использование LCD-телевизоров, светодиодных светильников и пр.

Типы зданий с точки зрения энергоэффективности

Здание, построенное в соответствии с современными стандартами энергоэффективности, позволяет сэкономить от 40 до 70 процентов оплаты услуг коммунальщиков. Экономится колоссальное количество энергии и ресурсов. При этом общие показатели температуры, благоприятного микроклимата, влажности воздуха оказываются на порядок выше общепринятых и регулируются собственником помещения.

Западная классификация зданий с точки зрения энергоэффективности включает следующие нормы расхода тепла:

• старое здание (300 кВт·ч/м³ в год) – постройки до 70-х годов прошлого века;
• новое здание (150 кВт·ч/м³ в год) – от 70-го до 2002 г.;
• дом с низким потреблением энергии (60 кВт·ч/м³ в год) – с 2002 г.;
• пассивный дом (15 кВт·ч/м³ в год);
• дом с нулевым потреблением энергии;
• дом, самостоятельно вырабатывающий энергию в больших количествах, чем нужно для его функционирования.

Российская классификация зданий отличается от западной:

• старое здание (600 кВт·ч/м³ в год);
• современный дом, построенный по стандарту СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий» (350, ч/мі в год).

Понятно, что суровый климат России требует больших затрат на отопление жилых помещений. Однако общепринятые нормы не всегда стоит признавать удовлетворительными. Необходимо использовать новые технологии, конструктивные решения, современные материалы при строительстве жилья с более низким электропотреблением. Возможности для этого есть.

Концепция пассивного дома

Идею пассивного дома можно назвать самой прогрессивной на сегодняшний день. Суть в том, чтобы из объекта, требующего колоссальных затрат на функционирование, создать дом, не зависящий от внешних ресурсов, способный вырабатывать энергию самостоятельно и быть полностью экологичным. На сегодняшний день идея реализована частично.
Обеспечение энергией пассивного дома происходит за счет возобновляемых природных энергоресурсов: солнечного света, энергии ветра и земли. В качестве источника энергии используется также естественное тепло, выделяемое проживающими в доме людьми и работающими бытовыми приборами. Потери тепла минимизируются за счет конструкции здания, более эффективной теплоизоляции, использования энергосберегающих технологий, создания эффективной инновационной системы вентиляции.

Интересно, что с 2015 года строительство пассивных домов должно стать стандартом для Евросоюза. Экстремально низкое потребление электроэнергии достигается за счет тщательной изоляции наружных дверей, оконных проемов, стыков стен, полного отсутствия «мостиков холода» (участков стен, через которые теряется половина тепловой энергии), использования естественно вырабатываемого людьми, приборами, системой вентиляции тепла.

энергоэффективный дом - принципы строительства

Главная цель возведения энергоэффективного дома – сделать расход электроэнергии минимальным, особенно в период зимних холодов. Основными принципами строительства будут следующие:

• наращивание 15-сентиметрового теплоизоляционного слоя;
• простая форма кровли и периметра здания;
• использование теплых, экологичных материалов;
• создание механической, а не естественной (или гравитационной) системы вентиляции;
• использование природной возобновляемой энергии;
• ориентация дома в южном направлении;
• полное исключение «мостиков холода»;
• абсолютная герметичность.

Большинство российских типовых застроек имеет естественную (или гравитационную) вентиляцию , которая крайне неэффективна и приводит к значительной теплопотере . Летом такая система вообще не работает, да и зимой для притока свежего воздуха нужно постоянно проветривание. Установка рекуператора воздуха позволит использовать для обогрева притекающего воздуха уже нагретый и наоборот. Рекуперационная система способна обеспечить от 60 до 90 процентов тепла за счет нагрева воздуха, то есть позволяет отказаться от водяных радиаторов, котлов, труб.

Не стоит строить дом большей площади, чем это нужно для реального проживания. Обогрев лишних неиспользуемых помещений недопустим. Дом должен быть рассчитан ровно на то количество людей, которое будет постоянно проживать в нем. Остальные помещения обогреваются в том числе за счет естественно выделяемого человеком тепла, работы компьютеров, бытовых приборов и пр.

Энергоэффективный дом должен быть построен с учетом максимального использования климатических условий. Большое количество солнечных дней в году или постоянные ветра должны стать подсказкой для выбора энергии. Важно обеспечить герметичность не только за счет уплотнения окон и дверей, но и за счет использования для стен и крыши двусторонней штукатурки, ветро-, тепло- и пароизоляции. Следует учитывать, что большая площадь остекления приведет к неизбежным теплопотерям.

Учет энергоэффективности дома при проектировании

Выбирая место для строительства, нужно учитывать природный ландшафт. Местность должна быть ровной, без резких перепадов высоты – фундамент дома от этого только выиграет в плане надежности и герметичности. Однако любую особенность ландшафта можно использовать для повышения эксплуатационной эффективности. Например, перепад высот обеспечит низкозатратную систему подачи воды.

Обязательно стоит учесть расположение дома относительно солнца, чтобы использовать по максимуму естественное солнечное освещение вместо электрического. На рисунке показана возможность использования солнечного тепла в зависимости от времени года.

Все это не только снизит расходы на содержание, но и повысит срок службы здания.

«Подводные камни» использования современных материалов

В современном строительстве активно используются разные виды утеплителей. Они призваны максимально утеплить фундамент, стены и крышу строения, снизив тем самым энергопотери. Самым популярными современными материалами являются: пенопласт (пенополистирол), ЭППС (экструдированный пенополистирол), минераловатные утеплители (стекловата, базальтовая или каменная вата), пенополиуретан, пеностекло, эковата, вермикулит, перлит.

Нужно понимать, что популярные экономварианты вроде пенопласта, газобетонных или пенобетонных плит могут стать тем самым подводным камнем, о который можно разбить саму идею энергоэффективности. Дело в том, что газо- и пенобетонные плиты часто изготавливаются с грубым нарушением технологии. Такой «утеплитель» не сделает дом надежным и прочным.

Пенопласт вообще относится к классу опасных материалов. Он очень горюч и начинает выделять вредные ядовитые вещества уже при температуре 60 градусов. Чаще всего человек во время пожара задыхается, получает смертельную дозу токсических веществ. Кроме того пенополистирол выделает токсичные вещества и пир комнатной температуре. Наконец, он просто недолговечен: срок жизни пенопласта 40 лет, тогда как срок эксплуатации дома в среднем составляет 75 лет.

Как повысить энергоэффективность уже построенного дома

Повысить энергоэффективность уже построенного дома реально. Однако следует учитывать «возраст» здания. Если капитальное переобустройство позволит строению протянуть еще лет двадцать, игра стоит свеч: вложения окупятся. Если через пять-десять лет здание пойдет под снос, кардинально менять его просто нет смысла.

Снизить энегопотери помогут современные материалы и технологии. Начать нужно с определения мест утечек тепла. «Мостики холода» отнимают у здания половину накопленного тепла. Именно поэтому так важно обнаружить и ликвидировать места нарушения герметичности стен, крыши, оконных и дверных проемов.

Чаще всего погрешности встречаются в месте выноса наружу балкона, цоколя, прочих внешних конструкций. Обязательно следует утеплить чердак, перекрытия над подвальным помещением (лучше использовать теплоизоляционные плиты), межкомнатные двери. Жители многоквартирных домов получат заметный эффект, установив двери в тамбурной зоне.
Не только субъективно ощущаемый холод может свидетельствовать о нарушенной герметизации. Появление плесени, грибка на стенах– явный показатель разгерметизации. Старые или неправильно установленные окна способны лишить помещение львиной доли тепла. Иногда одна только их замена на стеклопакеты хорошего качества, установленные по ГОСТу, способны в 2-3 раза снизить расходы на отопление.

Утепляющий материал должен быть экологичным и безопасным. Отличный вариант – использование теплой штукатурки для дополнительной герметизации и утепления стен. Этот материал прекрасно справляется с разгерметизированными швами и стыками, а также видимыми трещинами. В качестве утеплителя допустимо использовать полиэтилен, помещая его под деревянную обшивку. Толщина материала должны быть не менее 200 микрон.

Как повысить эффективность отопительной и вентиляционной систем

Важнейшей частью проекта по повышению энергоэффективности дома может стать модернизация отопительной системы. Хороший эффект можно получить, заменив чугунные батареи на алюминиевые с датчиком регулирования температуры. При этом следует точно рассчитать нужное количество секций, необходимых для обогрева конкретного помещения.

Можно установить за радиаторами отопления теплоотражающие экраны, а также контроллеры отпуска тепла. По возможности стоит установить дополнительные элементы нагрева воды при помощи солнечного коллектора.

Отличным вариантом снижения энергозатрат станет замена естественной вентиляции на механическую с рекуперацией. О преимуществах этой системы уже говорилось. Она способна подогревать поступающий воздух за счет выводимого из системы воздуха.

Дополнительно можно установить контроллеры управления вентиляцией, специальные проветриватели, тепловые насосы для охлаждения воздуха.

Меры экономии воды, электричества и газа

Счетчики воды и газа уже стали, наряду с привычными электросчетчиками, непременным атрибутом каждого дома или квартиры. Дополнительно можно установить общедомовые счетчики, стабилизаторы давления по этажам.

В квартирах рекомендуется устанавливать двухрежимные смывные бачки, двухсекционные раковины, клавишные краны, смесители с авторегулировкой температуры воды.
В подъездах лучше всего устанавливать люминесцентное энергосберегающее освещение. Для улицы лучше использовать светодиодные лампы . Фотоакустические установки реле должны управлять освещением подвальных и технических помещений, жилых подъездов. Для освещения зданий можно применять солнечные батареи.

Бытовые приборы энергосберегающего класса А+ и выше (телевизоры, посудомоечные машины, духовки, кондиционеры, стиральные машины) значительно экономят электроэнергию.

Способствуют экономии газа системы климат-контроля в квартирах и котельных. Отличный вариант – программируемое отопление, использование специальных энергоэффективных кухонных плит, а также газовых горелок в эконом-режиме.

Очевидно, что для достижения энергоэффективности недостаточно одного-двух решений, даже если речь идет о строительстве дома «с нуля». Комфорт, экономия, безопасность окружающей среды достижимы при условии комплексного подхода к решению проблемы. И частный дом , и многоквартирный нуждаются в создании серьезного проекта, охватывающего все аспекты энергоэффективности.

По экспертным оценкам, реально достижимо снижение издержек на энергообеспечение уже построенного дома в четыре раза, пропорционально понизив затраты жильцов.
Министерством строительства РФ приняты новые нормы потребления энергоресурсов: 150 кВт/ч на квадратный метр площади. Закон о повышении энергоэффективности зданий принят в работу. К 2020 году российские квартиры будут терять на 40% тепла меньше, чем сегодня.

12 мар. 2013 г. 14:00

Одной из современных тенденций жилищного строительства является разработка и конструирование зданий, в которых комфорт планировочных решений сочетался бы с экологичностью и энергоэффективностью.

По различным экспертным оценкам запасов основных источников энергии (нефти, газа и угля) в мире осталось максимум на 100 лет. Практически половина потребления энергии в развитых странах приходится на жилые дома. Поэтому одним из основных методов ресурсосбережения становится улучшение энергоэффективности зданий. Инновационным направлением в строительстве, пока мало распространенным в России, является создание т.н. энергоэффективных домов.

Основной принцип проектирования энергоэффективного дома - поддержание комфортной внутренней температуры без применения систем отопления и вентиляции за счет максимальной герметизации здания и использования альтернативных источников энергии.

Критерием для классификации таких домов является энергопотребление: если затраты на отопление помещений в год составляют менее 90 кВч/м2 - дом считается энергоэффективным; менее 45 кВч/м2 - энергопассивным; менее 15 кВт ч/м2 - нулевого энергопотребления (на отопление ничего не тратится, но требуется энергия для подготовки горячей воды) .

Первое экспериментальное энергоэффективное здание появилось после мирового энергетического кризиса 1974 года в Манчестере (США). Это было офисное здание, запроектированное по заказу Администрации общих служб для апробации и выявления лучших технических решений по энергосбережению. Энергопотребление здания сокращалось за счет эффективного использования солнечной радиации, двухслойных ограждающих конструкций и компьютерного управления инженерным оборудованием здания.

Реализация этого проекта положила начало строительству энергосберегающих зданий по всему миру. Работы по повышению энергоэффективности успешно ведутся в Европе. По данным различных источников, в западноевропейских странах уже построено от 2 до 10 тысяч таких домов. Лидерами этого движения являются Дания, Германия и Финляндия, где приняты целевые государственные программы по энергосбережению и строительству энергосберегающих зданий.

В столице Финляндии, Хельсинки, существует целый энергоэффективный район - VIIKKI, построенный в 10 километрах от центра города (население этого микрорайона составляет 5 500 жителей, площадь 1132 га). В микрорайоне VIIKKI использование солнечной энергии обеспечивает до 50% потребности в отоплении и горячей воде . Общая площадь солнечных коллекторов составляет 1248 м2. Технологии энергосбережения и использование альтернативной энергии обеспечивают до 40 % снижения энергопотребления по сравнению с традиционными домами. Энергопотребление в домах не превышает 15 кВт/ч на 1 м2 .

В Дании в настоящее время муниципалитет города Egedal в соответствии с госпрограммой строит целый поселок энергосберегающих домов Stenlose South. Вместо разговоров об экологии и энергосбережении гражданам просто предоставляют готовые дома, оснащенные всеми энергоэффективными новинками.

Для максимального снижения затрат энергии используются следующие планировочные, конструктивные и инженерно-технические решения.

С планировочной точки зрения это 1-3-этажные дома, объемная структура которых проектируется максимально компактной с возможно меньшей изрезанностью фасада, что уменьшает площадь наружных ограждений и снижает тем самым теплопотери через них. Обязательным условием является наличие входного тамбура. Ориентация дома - широтная, окнами на юг, т.к. основным источником тепла для обогрева дома является солнечная энергия. Затененность дома деревьями и другими строениями исключается.

Ограждающие конструкции в домах низкого энергопотребления во избежание потерь тепла сооружают максимально герметичными, тепло- и воздухонепроницаемыми, без «мостиков холода». Сопротивление теплопередаче ограждений не должно быть более 0,15 Вт/м2К. Для этого применяется внутренняя или двойная (внутренняя и внешняя) теплоизоляция. С точки зрения материалов это чаще всего комбинированные сооружения: подвальный этаж из монолитного железобетона и наземная часть, представляющая собой деревянный каркас с многослойными наружными стенами и перекрытиями. В европейских домах широко используются теплоизоляционные материалы с акцентом на экологичность, в том числе и натуральные материалы - мох, целлюлоза, овечья шерсть, деревянная стружка и т. д. . Окна в таких домах - с трехкамерными стеклопакетами, заполненными инертным газом и специальным низкоэмиссионным покрытием стекол, «оставляющим» внутри помещения более 50 % солнечной энергии, падающей на стекло. Сопротивление теплопередаче окон не должно превышать 0,8 Вт/м2К.

Инженерные системы и сети следующие. Вентиляция в домах - принудительная и осуществляется по принципу рекуперации, т.е. как минимум 70 - 75 % тепла, уходящего из дома с выходящим теплым воздухом передается с помощью теплообменника холодному приточному воздуху. Для отопления и горячего водоснабжения дома используется источники тепла и энергии самого дома (внутренние тепловыделения), а также геотермальное тепло и солнечная энергия (с помощью гелиосистем). Дополнительная экономия тепловой энергии происходит за счёт использования автоматизированной системы управления всеми техническими устройствами в здании.

Выполнение всех этих требований позволяет снижать потребность в энергии на отопление дома в климатических условиях Европы до 15 кВт ч/м2 в год. Для сравнения у кирпичного дома в Европе этот показатель составляет 250-350 кВтч/м2, в России - 400-600 кВтч/м2 .

Стоимость 1 м2 в таких домах в среднем на 8 -15% больше средних показателей обычного здания, но по подсчетам специалистов за счет экономии энергии на отопление затраты окупаются за 7 -10 лет.

Как известно, климат западной Европы намного мягче российского и поэтому особый интерес представляет канадский опыт. Примером может служить канадская фирма «Concept Construction», построившая 20 энергоэффективных домов в провинции Саскачеван, климатические условия которой характеризуются зимней расчетной температурой -34,5 °С и Q = 6100 градусо-суток отопительного периода. К применяемым в Европе инженерно-техническим решениям канадские инженеры добавляют свои «изюминки».

Пример планировки жилого дома этой фирмы показан на рис. 1. В северной стене устраивается только одно окно для освещения кухни. Минимальное количество окон запроектировано также в западной и восточной стенах. Предусмотрен входной тамбур. Южная стена полностью остеклена. При этом, только треть остекленной поверхности используется для естественного освещения и инсоляции общей жилой комнаты. В остальной части стены за остеклением размещена железобетонная стеновая панель (стена Тромба) толщиной 25 см с окрашенной в черный цвет наружной поверхностью . Зазор между этой панелью и внутренним стеклом, равный 5 см, образует своего рода высокую и тонкую солнечную теплицу. Солнечная радиация, проходя через остекление, поглощается черной поверхностью бетонной стены и нагревает ее.

В промежутке между стеклами (шириной 15 см) двойного остекления по всей длине фасада автоматически опускаются на ночь теплоизоляционные апюминированные нейлоновые шторы. Они приводятся в действие электродвигателем, управляемым термочувствительными элементами. Это позволяет значительно сократить теплопотери здания в холодное время суток. Летом эти шторы могут использоваться для защиты помещений от перегрева, т.к. их опускают в дневное время и поднимают вечером. Размещение шторы именно между слоями остекления предохраняет внутреннее стекло от переохлаждения и возможного оледенения. Важным моментом является герметизация наружных ограждающих конструкций полиэтиленовой пленкой. Она препятствует инфильтрации наружного воздуха, и в качестве пароизоляции предохраняет теплоизоляционный слой от конденсационного увлажнения изнутри. Циркуляция воздуха в жилых помещениях дома естественная. Для кухни и ванной комнаты применяют вентилятор в системе вентиляционных каналов . Применение напольных электрообогревателей вместо обычных печей также дает экономию. Итоговое увеличение стоимости типового дома площадью 98 м2 с малым потреблением энергии, происходящее за счет повышения стоимости южной стены, дополнительной теплоизоляции и использования воздушного теплообменника, по расчетам фирмы-производителя составляет 3...5 % .

Основным недостатком энергоэффективных и энергопассивных домов является проблема с качеством воздуха в герметичных непроветриваемых помещениях. Это проблема возникает из-за большого количества используемых ненатуральных строительных материалов: утеплителей, отделочных материалов, пластиков, синтетических смол и т.п., которые в процессе эксплуатации выделяют в воздух помещения вещества, неблагоприятно влияющие на человека.

Непременным условием возведения таких домов является наличие высококвалифицированных проектировщиков и рабочих. Это связано с необходимостью тщательного соблюдения технологии строительства. Например, даже небольшая неплотность пароизоляции при устройстве утеплителя внутри здания, или незаизолированная бетонная перемычка, или швы с большим количеством раствора могут свести на нет все усилия по герметизации дома, а исправление брака может стоить очень дорого.

В России проектирование и строительство энергоэффективных домов находится в стадии эксперимента. Первым опытом энергоэффективного строительства можно назвать экспериментальный жилой дом, построенный в 2001 году в московском микрорайоне Никулино-2. При его возведении впервые в нашей стране был использован комплекс мероприятий, обеспечивающих снижение энергозатрат при эксплуатации жилья. В здании были установлены теплона- сосы для горячего водоснабжения, использующие тепло грунта и удаляемого вентиляционного воздуха, система отопления, обеспечивающая возможность поквартирного учета и регулирования потребляемого тепла, и применены наружные ограждающие конструкции с повышенной теплозащитой.

По данным ГК «Фонд содействия реформированию ЖКХ», на сегодняшний день в российских регионах ведется проектирование и строительство 29 энергоэффективных домов, построены и введены в эксплуатацию 19 домов (Белгород, Уфа, Казань, Ангарск и др.). В декабре 2010 года в Барнауле был введен в эксплуатацию первый за Уралом 19-квартирный энергоэффективный жилой дом. Для снижения теплопотерь через стены здания применена одна из наиболее современных технологий - система утепления фасадов «мокрого типа» «Классик» (г. Самара). «Система полностью укутывает отапливаемое здание, исключает мостики холода, своевременно удаляет возможную влагу, делает невозможным образования плесени и грибка, создаётся оптимальный баланс температуры и влажности», отметил генеральный проектировщик, директор «Бар наулгражданпроект» Андрей Отмашкин. Меридиональная ориентация здания позволит увеличить теплопоступления в дом от солнечной радиации. В доме действуют солнечные коллекторы, дающие энергию для освещения и горячего водоснабжения, функционирует система рекуперации воздуха. Создано также тепловое поле для обеспечения горячего водоснабжения и отопления. В целом экономия энергии должна составить 52 %. При этом стоимость 1 м2 составила 44 тыс. руб., что примерно в 1,5 раза дороже типовых аналогов.

В секторе малоэтажного строительства дочерней компанией RDI Group - «Загородный проект» совместно с «Velux» в Подмосковье на территории проекта «Западная долина» осуществлен пилотный проект «Активный дом». Оборудован он всеми новинками энергосберегающих технологий. Стоимость двухэтажного коттеджа площадью около 200 м2 составила около 40 млн. руб. Затраты на отопление и горячее водоснабжение «Активного дома», по предварительным расчетам составят 12 566 руб. в год. Затраты обычного дома, отапливаемого за счет газа, - 24 000 руб. в год, за счет электричества - 217 000 в год. Рядом с «Активным домом» продаются обычные коттеджи сравнимой площади - 220 м2 по 12 млн. руб. .

Понятно, что при массовом строительстве таких домов стоимость квадратного метра будет снижаться. На российском рынке уже представлены строительные материалы и инженерные системы для возведения таких зданий. Необходим переход к их типовой постройке. Понимание этой проблемы на государственном уровне привело к созданию федерального закона от 23.11.2009 № 261 -ФЗ «Об энергосбережении и повышении энергетической эффективности...», в соответствии с которым с 2012 года повсеместно будут внедряться паспорта энергоэффективности промышленных и жилых зданий.

Истощение невозобновляемых энергетических ресурсов заставляет задуматься о более сознательном их использова нии, и создание энергоэффективных домов - один из шагов на этом пути.

ЛИТЕРАТУРА

1. Широков Е.И. Экодом нулевого энергопотребления - реальный шаг к устойчивому развитию / Е.И. Широков// Архитектура и строительство России. - 2009. - № 2. - С.35-39.
2. Зайцев И. Пассивный дом - мечта или повседневность?/ И.Зайцев/Яехнологии строительства. - 2008. - № 4. - С. 36-39.
3. Кузнецов А. Проектирование энергосберегающих зданий/А.Кузнецов// Проектные и изыскательские работы в строительстве. - 2010. - №1. - С. 15-20
4. Иванова Н. Энергоэффективные дом / Н.Иванова // Загородное обозрение. - 2011. - №11. - С. 10-12.
5. Построй Свой Дом. Энергосберегающие загородные дома . http://www.mensh.ru/solnechnye_doma_v_kanade
6. http://www.fondgkh.ru/news/44215 htm/
7. Эффективность энергоэффективного дома в России (видео). Информационно-справочный портал «Проектирование. Изыскания. Строительство».

А.Ю. ЖИГУЛИНА , канд. техн. наук,
Самарский государственный
архитектурно-строительный
университет

В ФЗ № 261 об энергосбережении и повышении энергетической эффективности от 23 ноября 2009 года (далее - «Закон об энергосбережении ») установлены требования энергетической эффективности, перечень объектов энергетического обследования, цели и сроки проведения энергетического обследования зданий, организаций и предприятий промышленности.

В настоящем разделе проанализирована нормативно-законодательная база введения энергетических паспортов зданий. Показано разделение в ФЗ-261 всех зданий на два типа.

1. Здания бюджетных организаций и предприятий ТЭК, которые должны получить паспорта установленного образца в обязательном порядке.
2. Для прочих зданий предусмотрена добровольная процедура энергоаудита и выдачи паспортов.

Даны ссылки на форму энергетического паспорта, предусмотренного для обязательного выдачи и документы, определяющие классы энергоэффективности зданий и инженерного оборудования, замечания экспертов по форме и процедурам подготовки энергопаспортов, сведения об административной ответственности за нарушения в сфере энергоэффективности, общие сведения о маркировках и направлениях регулирования основных конструкционных элементов зданий для обеспечения их общей энергоэффективности.

1.1. Мониторинг законодательства в сфере энергоэффективности зданий

В.Л.Гришина - заместитель национального директора проекта ПРООН «Повышение энергоэффективности зданий на Северо-Западе России», директор Северо-Западного филиала ЗАО АПБЭ и ведущий автор «Современные аспекты энергоэффективности зданий в России. Пособие для региональных органов власти» (на момент подготовки настоящего обзора находится в печати) предоставила составителям настоящего обзора возможность использования фрагмента книги, посвященного мониторингу законодательства в сфере энергоэффективности зданий.

В использованном разделе книги дана характеристика полномочий органов государственной власти субъектов Российской Федерации и местного самоуправления в части реализации Закона об энергосбережении, приведены практические Примеры регионального законодательства Санкт-Петербурга (58 Kb) , воспроизведена Статья 9.16 Административного кодекса РФ, содержащая нормы ответственности за нарушение законодательства в РФ в сфере энергоэффективности зданий .

В книге приведена блок-схема, отражающая распределения полномочий в области реализации ФЗ № 261-ФЗ, на которой составителями настоящего обзора выделены полномочия, связанные с энергоэффективностью зданий (73 Kb) , приведена таблица, отражающая всю систему нормативных документов в законодательстве для зданий с эффективным использованием энергии (69 Kb) . Этот материал дает наиболее общую и достаточно полную картину нормативного регулирования в данном направлении.

1.2. Энергетические обследования - объекты и цели

Энергетическое обследование (энергоаудит) проводится для определения класса энергетической эффективности здания и сооружения, оценки его соответствия требованиям программы энергоэффективности. «Закон об энергосбережении» предусматривает энергогаудит следующих видов сооружений:

• административных зданий;
• сооружений и промышленных объектов;
• многоквартирных домов;
• жилых и общественных зданий.

Основными целями энергетического обследования являются:

• получение объективных данных об объеме используемых энергетических ресурсов;
• определение показателей энергетической эффективности;
• определение потенциала энергосбережения и повышения энергетической эффективности;
• разработка перечня типовых, общедоступных мероприятий по энергосбережению и повышению энергетической эффективности и проведение их стоимостной оценки;
• составление энергетического паспорта объекта.

1.3. Обязательное и добровольное энергетическое обследование

«Закон об энергосбережении» устанавливает обязательное энергетическое обследование зданий и сооружений органов государственной власти и топливно-энергетических предприятий, а также организаций, осуществляющих регулируемые виды деятельности в срок до 31 декабря 2012 года с последующим проведением периодического энергетического обследования не реже одного раза каждые пять лет. В дополнение к этому «Закон об энергосбережении» обязывает ответственных лиц (застройщика, собственника здания) обеспечить соответствие вводимых в эксплуатацию, ремонтируемых или прошедших капитальный ремонт зданий нормам энергетической эффективности и требованиям оснащенности их приборами учета потребляемых энергетических ресурсов. За несоблюдение требований, установленных в «Законе об энергосбережении», предусмотрен ряд штрафных мер административного характера.

1.7. Энергоэффективность зданий - роль ограждений, материалов и инженерных систем

Опыт стран Европы показывает, что существенно повысить энергоэффективность строящихся и существующих зданий и получить высокую оценку по результатам энергетического аудита позволяет использование современных материалов, оборудования и технологий.

Значительная экономия энергии достигается при эксплуатации современных инженерных систем. Вице-президент «АВОК» А.Л. Наумов в своей презентации «Подход к определению класса энергоэффективности здания» (1.1 Mb) продемонстрировал потенциал энергосбережения при использовании в зданиях наиболее эффективного инженерного оборудования.

Наиболее энергоемким инженерным оборудованием являются насосы, вентиляционные установки и холодильные машины.

Статья 9.16 Административного кодекса РФ

• Несоблюдение при проектировании, строительстве, реконструкции, капитальном ремонте зданий, строений, сооружений требований энергоэффективности и оснащения приборами учета - штраф для юридических лиц от 500 до 600 тысяч рублей.
• Несоблюдение лицами, ответственными за содержание многоквартирных домов, требований энергоэффективности, - штраф для должностных лиц от 5 до 10 тысяч рублей, для юридических лиц - от 20 до 30 тысяч рублей.
• Несоблюдение лицами, ответственными за содержание многоквартирных домов, требований о разработке предложений по энергосбережению - штраф для должностных лиц от 5 до 10 тысяч рублей, для юридических лиц - от 20 до 30 тысяч рублей.
• Несоблюдение организациями, обязанными осуществлять деятельность по установке, замене, эксплуатации приборов учета, требований о предоставлении предложений по оснащению приборами учета, - штраф для юридических лиц от 100 до 150 тысяч рублей.
• Несоблюдение собственниками нежилых зданий, строений, сооружений в процессе их эксплуатации требований энергетической эффективности, - штраф для юридических лиц от 100 до 150 тысяч рублей.
• Несоблюдение сроков обязательного энергетического обследования - штраф для юридических лиц от 50 до 250 тысяч рублей.
• Несоблюдение требований о представлении копии энергетического паспорта - штраф для юридических лиц 10 тысяч рублей.
• Несоблюдение организациями с участием государства или муниципального образования, а равно организациями, осуществляющими регулируемые виды деятельности, требования о принятии программ в области энергосбережения, - штраф для юридических лиц от 50 до 100 тысяч рублей.
• Размещение заказов на поставки товаров, выполнение работ, оказание услуг для государственных или муниципальных нужд, не соответствующих требованиям их энергетической эффективности, - штраф для юридических лиц от 50 до 100 тысяч рублей.
• Необоснованный отказ или уклонение организации, обязанной осуществлять деятельность по установке, замене, эксплуатации приборов учета, - штраф для юридических лиц от 50 до 100 тысяч рублей.

«В существующих нормативных документах энергоаудит - это заполнение энергетического паспорта установленной формы. Наличие отчета, выполнение замеров на объекте, проработка энергосберегающих мероприятий никак не регламентируются и не являются обязательным. Энергопаспорт для среднего бюджетного учреждения (без филиалов) требует обязательного заполнения порядка 1600‑1700 полей, подавляющее большинство которых численные. То есть нужно получить у заказчика информацию и вписать ее в нужную клеточку паспорта. Предположим, вся информация у заказчика имеется и на поиск и преобразование информации для одного поля требуется всего 10 мин. В этом случае для заполнения энергетического паспорта одного учреждения необходимо 30‑40 рабочих дней. В чем же ценность данного объемистого документа? Как можно проверить правильность сведений, занесенных в энергопаспорт?

Проверить энергопаспорт абсолютно невозможно, поскольку его основное содержание - это первичная информация заказчика. Для типовых бюджетных учреждений смысл энергетического паспорта сводится к определению расхода энергоресурсов на условную единицу (на одного ученика, одного больного и т. д.). Эти величины абсолютно несопоставимы для разных учреждений. Формат энергопаспорта рассчитан на предприятия масштаба «Уралмаша» и АвтоВАЗа, а применяется к детским садикам».

Под тепловой защитой зданий понимают теплозащитные свойства совокупности наружных и внутренних ограждающих конструкций, обеспечивающих заданный уровень расхода тепловой энергии на отопление при оптимальных параметрах микроклимата его помещений. Под энергетической эффективностью зданий понимают теплотехнические и энергетические параметры здания (совокупность теплозащиты и инженерных систем), которые позволяют обеспечивать нормируемое энергопотребление. Для оценки энергетической эффективности зданий должны быть определены критерии энергоэффективности и выявлены способы их достижения.

До недавнего времени критерии оценки энергоэффективности зданий и их численных значений в нормах отсутствовали. Такая возможность появилась в результате разработки и утверждения нового СНиП 23-02-2003 "Тепловая защита зданий". Какие основные особенности нового СНиП и критерии по тепловой защите зданий? Что такое классы зданий по энергетической эффективности? Каковы способы достижения заданной энергоэффективности зданий? На эти и другие вопросы отвечает в своей статье заведующий лабораторией энергосбережения и микроклимата зданий НИИ Стройфизики РААСН Юрий МАТРОСОВ.

КРИТЕРИИ ТЕПЛОВОЙ ЗАЩИТЫ

Установлены две группы обязательных к исполнению взаимосвязанных критериев тепловой защиты здания, а также два способа проверки на соответствие этим критериям. Они основаны на:

а) нормируемых значениях сопротивления теплопередаче для отдельных ограждающих конструкций тепловой защиты здания, рассчитанных на основе нормируемых значений удельного расхода тепловой энергии на отопление и сохранившихся от прежнего СНиП П-3-79*. Нормируемые значения сопротивления теплопередаче установлены по видам зданий и помещений, а также по отдельным ограждающим конструкциям. Они определяются по табличным значениям или по формулам, установленным в зависимости от градусо-суток отопительного периода в районе строительства;

б) нормируемом удельном расходе тепловой энергии на отопление здания, позволяющем варьировать теплозащитные свойства ограждающих конструкций зданий (за исключением производственных зданий) с учетом выбора систем поддержания микроклимата и теплоснабжения для достижения нормируемого показателя. Нормируемые значения удельного расхода тепловой энергии не зависят от района строительства, поскольку они отнесены к градусо-суткам отопительного периода. В таблице 1 приведены нормированные значения этого показателя.

Способ, по которому будет вестись проектирование, выбирает проектная организация или заказчик. Методы и пути достижения этих нормативов выбираются при проектировании.

Новые нормы гармонизированы с международными стандартами. В частности, согласованы показатели энергоэффективности с требованиями законов (директив) Европейского Содружества (директивы 2002/91/ЕС и 93/76 SAVE).

Выбор отдельных элементов теплозащиты начинают с определения расчетной удельной потребности тепловой энергии на отопление, анализируя влияние отдельных составляющих на тепловой баланс и выделяя элементы теплозащиты, где происходят наибольшие потери тепловой энергии. Затем для выбранных элементов теплозащиты и системы отопления и теплоснабжения разрабатывают конструктивные и инженерные решения, обеспечивающие нормируемое значение удельной потребности тепловой энергии на отопление здания.

КЛАССИФИКАЦИЯ ЗДАНИЙ ПО ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ

В таблице 2 представлена классификация зданий по степени отклонения расчетных или измеренных нормализованных значений удельных расходов тепловой энергии на отопление здания от нормируемого значения. Эта классификация относится как к вновь возводимым и реконструируемым зданиям, проекты которых разработаны в соответствии с требованиями норм, описанных выше, так и к эксплуатируемым зданиям, построенным по нормам, действовавшим до 1995 г.

К классам А, В и С могут быть отнесены здания, проекты которых разработаны по новым нормам. В процессе эксплуатации энергетическая эффективность таких зданий может отличаться от данных проекта в лучшую сторону (классы А и В) в пределах, указанных в таблице. В случае выявления класса А и В, органам местного самоуправления или инвесторам рекомендуется применить мероприятия по экономическому стимулированию. Например, в Москве в мае 2005 г. распоряжением первого заместителя премьера Правительства Москвы Владимира Ресина утверждено "Положение о стимулировании проектирования и строительства энергоэффективных зданий, выпуске для них энергосберегающей продукции".

Классы D и Е относятся к эксплуатируемым зданиям, возведенным по действующим в период строительства нормам. Класс D соответствует нормам, действовавшим до 1995 г. Эти классы дают информацию органам местного самоуправления или собственникам зданий о необходимости принятия срочных или менее срочных мероприятий, направленных на улучшение энергетической эффективности. Так, например, для зданий, попавших в класс Е, необходима срочная реконструкция сточки зрения энергетической эффективности.

ПРЕИМУЩЕСТВА ВТОРОГО СПОСОБА

Выбор уровня теплозащиты для отдельных элементов наружных ограждений зданий осуществляют таким образом, когда комбинация этих уровней приводит к одному главному результату - удельному расходу в тепловой энергии на отопление. Это означает, что уровень теплозащиты для отдельных наружных ограждающих конструкций может быть ниже, равным или выше поэлементного уровня, установленного в нормах. Другая возможность - это компенсация пониженного по сравнению с поэлементным уровнем теплозащиты для одних элементов ограждающих конструкций повышенным для других. Например, для 10-этажного трехсекционного жилого здания в Екатеринбурге применена конструктивная схема - каркас с заполнением стен из легкого бетона. При выборе величины нормируемого сопротивления теплопередаче для стен по первому способу получим 3, 57 м2*°С/Вт, а по второму способу - 2, 57 м2.°С/Вт. Такое снижение нормируемого значения сопротивления теплопередаче получено за счет учета дополнительных факторов, влияющих на расход энергии на отопление. При этом удельная потребность в энергии по расчету 71, 3 кДж/(м2*°С*сут) при нормативе 72 кДж/(м2*°С*сут).

Такая возможность получается потому, что учитывается влияние факторов, которые не берутся в расчет при поэлементном нормировании. Например, объемно-планировочные решения, в частности ширина здания, оказывают существенное влияние на потребность в тепловой энергии. В СНиПе приведены рекомендуемые значения соотношений площадей внутренних поверхностей наружных ограждающих конструкций к замкнутому в них объему, при которых будут получаться энергоэффективные компоновки зданий. Эти требования являются рекомендуемыми, и поэтому они не ограничивают выбор архитектурных решений. В случае, если архитектурное решение здания не энергоэффективное, то следует выбрать повышенные требования к теплозащите, с тем чтобы компенсировать эту расточительность.

Немаловажную роль играет ориентация здания. При более удачном выборе ориентации здания становится более существенным влияние солнечной радиации, поэтому в этом случае уровень теплозащиты как в целом, так и по отдельным элементам может быть снижен.

Из приведенных примеров видно, что достичь требования СНиП можно различными путями или их комбинациями. СНиП стимулирует проектировщика к поиску наиболее выгодных комбинаций. Например, при проектировании поставлена задача: установить новый уровень теплозащиты для | наружных стен на 30 % ниже " уровня, установленного при поэлементном нормировании. Такую задачу при использовании второго способа возможно решить несколькими путями. Первый путь - выбрать более эффективное объемно-планировочное решение, увеличив ширину здания с 12 до 16 м. Если этого будет недостаточно, то можно попытаться установить повышенный по сравнению с поэлементным уровень теплозащиты для чердачных или цокольных перекрытий. Или же провести замену окон на более энергоэффективные либо снизить площадь остекленности фасада здания. Другой способ - использование децентрализованной системы теплоснабжения, например газовой котельной, установленной на крыше здания, вместо подключения к централизованной системе теплоснабжения.

КОНТРОЛЬ ПАРАМЕТРОВ И ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ АУДИТ ЗДАНИЙ

Новый СНиП потребовал осуществлять контроль качества теплоизоляции каждого здания при приемке его в эксплуатацию методом термографического обследования согласно ГОСТ 26629. Такой контроль поможет выявить скрытые дефекты и устранить их до ухода строителей со строительного объекта. Также новый СНиП потребовал осуществлять выборочный контроль воздухопроницаемости помещений зданий согласно новому ГОСТ 31167.

В новом СНиПе также содержатся указания по контролю теплотехнических и энергетических параметров при эксплуатации зданий. Контроль параметров осуществляют с помощью энергетического аудита по новому ГОСТ 31168.

Энергетический аудит здания определяется как последовательность действий, направленных на определение энергетической эффективности здания. Результаты энергетического аудита являются основой классификации и сертификации зданий по энергоэффективности.

В новом СНиПе предусмотрена обязательная разработка нового раздела проекта зданий "Энергоэффективность". В этом разделе должны быть представлены сводные показатели энергоэффективности проектных решений в соответствующих частях проекта здания. Сводные показатели энергоэффективности должны быть сопоставлены с нормативными показателями действующих норм. Указанный раздел выполняется на утверждаемых стадиях предпроектной и проектной документации. Разработка этого раздела осуществляется проектной организацией. Органы экспертизы должны осуществлять проверку соответствия нормам предпроектной и проектной документации в составе комплексного заключения.

ВЫБОР КОНСТРУКТИВНЫХ РЕШЕНИЙ, ОБЕСПЕЧИВАЮЩИХ НЕОБХОДИМУЮ ТЕПЛОЗАЩИТУ ЗДАНИЙ

Ограждающие конструкции зданий должны обеспечивать нормируемое сопротивление теплопередаче с минимумом теплопроводных включений и герметичностью стыковых соединений в сочетании с надежной пароизоляцией, максимально сокращающей проникновение водяных паров внутрь ограждения и исключающей возможность накопления влаги в процессе эксплуатации. Ограждающие конструкции должны обладать необходимой прочностью, жесткостью, устойчивостью, долговечностью. С внутренней и наружной сторон они должны иметь защиту от внешних воздействий. Кроме того, они должны удовлетворять общим архитектурным, эксплуатационным, санитарно-гигиеническим требованиям.

Необходимый приток воздуха должен обеспечиваться через специальные регулируемые приточные отверстия в стенах, располагаемых либо в светопрозрачных конструкциях, либо в стенах, а также частично за счет воздухопроницаемости светопрозрачных конструкций. Вытяжка воздуха, как правило, осуществляется за счет системы вентиляции с естественным побуждением.

Одним из примеров применения новых материалов являются модифицированные легкие полистиролбетоны. Этот материал имеет преимущества с теплотехнической точки зрения для создания энергоэффективных ограждающих конструкций.

Наша позиция: все материалы и конструкции из них имеют полное право на существование. Необходимо знать их свойства, находить рациональную область их применения и правильно их использовать с теплотехнической точки зрения. С этой целью был разработан свод правил СП 23-101-2004 "Проектирование тепловой защиты зданий".

НАША СПРАВКА

Зачем нужен энергетический паспорт здания?

Назначение паспорта - доказать энергетическое качество здания (проекта, возведенного или эксплуатируемого) и его соответствие нормативным требованиям.

При использовании компьютерной версии энергетического паспорта значительно упрощаются расчеты энергетического баланса и выбор наиболее оптимальных вариантов тепловой защиты, используя методологию "что - если?", когда необходимо найти значение параметра, например нормируемого значения сопротивления теплопередаче наружной стены , при котором значение целевой функции удельного энергопотребления стало равным требуемому значению.

Энергетический паспорт дает потенциальным покупателям и жильцам конкретную информацию о том, что они могут ожидать от энергетической эффективности здания. Более энергоэффективным зданиям может отдаваться предпочтение, поскольку в них размер платежей за энергию значительно ниже. Энергетический паспорт удобен также для обоснования льготного налогообложения, кредитования, дотаций для объективной оценки стоимости жилой площади на рынке жилья и т.п.

Все мы хотим жить в комфортном доме, где всегда будет тепло, несмотря на погоду за окном. Но мало кто знает, что это зависит от энергоэффективности здания, которая определяется еще на стадии составления проектной документации. В последние годы государство стремится разработать новые требования к этому показателю, которые должны заметно снизить количество потребляемых энергоресурсов на жизнеобеспечение того или иного сооружения. Дело в том, что данный фактор можно назвать определяющим, когда мы в глобальном смысле этого слова говорим об экологической обстановке в стране и мире. Многие государства уже на протяжении десятилетий ведут работу по повышению энергоэффективности зданий всех категорий назначения. Наша страна до некоторого времени оставалась в стороне от этого процесса, но постепенно тоже стала включаться в него. Сегодня в статье мы поговорим об энергоэффективности зданий и сооружений в принципе, а также о мерах по ее повышению.

Изучаем терминологию вопроса

Не каждый обыватель понимает, что именно подразумевается, когда мы говорим об энергоэффективности здания. Чаще всего данный термин путают с понятием энергосбережения. И хотя на самом деле они довольно близки по смыслу, но все же являют собой разные определения.

Под энергоэффективностью зданий и сооружений обычно понимается соотношение выраженного полезного эффекта от затраченных энергоресурсов к их количеству, необходимому для получения подобного результата.

Можно сказать, что при самом высоком классе энергоэффективности энергетических ресурсов затрачивается самое минимальное количество. Некоторые специалисты называют этот термин еще и целесообразным использованием имеющейся энергии.

Для того чтобы читатель в дальнейшем не путал данное определение с энергосбережением, уточним, что энергосбережение подразумевает уменьшение потребления энергии при тех же запросах. То есть для людей это связано с определенными ограничениями, тогда как высокая энергоэффективность здания дает возможность его жильцам функционировать в привычном режиме, но получать гораздо большую отдачу.

Ситуация с энергоэффективностью сегодня

Уже практически пятьдесят лет мировое сообщество пытается ввести новые стандарты энергоэффективности. Некоторые государства принимают специальные программы, которые позволяют существенно повысить данный коэффициент. Однако до сих пор мировая промышленность потребляет около половины всех энергоресурсов. Причем побочным эффектом данного процесса является выброс углекислого газа в атмосферу, который пытаются контролировать многочисленные объединения экологов. Сегодня международные организации приняли единый стандарт, включающий в себя пункты по энергоэффективности.

В мире существует три государства, чья экономика полностью базируется на потреблении большого количества энергоресурсов. Показатель внешнего валового продукта целиком зависит от этого фактора. К трем державам, попадающим в указанную категорию, кроме Китая и Соединенных Штатов, относится и наша страна. Она занимает в этом списке третье место.

Можно уточнить, что наша промышленность вместе с жилыми строениями потребляет более половины всех энергоресурсов Российской Федерации. Эта цифра является катастрофической, и ситуация дошла до такой степени, что требует немедленного решения. В связи с этим государство разрабатывает ряд мер и нормативов, которые будут регламентировать энергоэффективность производственных зданий и жилого сектора. О них мы поговорим немного позже.

Категория строений, подпадающих под действие новых государственных нормативов

Под свод правил (СП) энергоэффективности зданий попадают следующие строения:

• жилой сектор (многоэтажное строительство в городах и других населенных пунктах);
• строения, относящиеся к объектам социальной инфраструктуры;
• складские помещения (температурный режим в них должен быть устновлен на уровне двенадцати градусов тепла и выше);
• здания, предназначенные для хранения и ремонта техники (площадь от пятидесяти квадратов);
• многоквартирные дома, чья высота не превышает трех этажей.

Примечательно, что все принятые нормативы регламентируют расчеты энергоэффективности зданий не только на этапе создания проектной документации. Свод правил контролирует весь процесс строительства вплоть до ввода здания в эксплуатацию. Таким образом, повышение энергоэффективности превращается в определенную стратегию, однако она не устанавливает точных показателей, на которые должны ориентироваться строители и проектировщики.

Здания, не попадающие под государственный закон об энергоэффективности

В законодательстве предусмотрены строения, которые никаким образом не могут регламентироваться указанными ранее сводами правил и нормативами. К ним можно отнести следующие объекты недвижимости:

• здания, имеющие культовое значение;
• памятники истории и культуры;
• строения временного назначения, которые могут функционировать не более двух лет;
• жилые дома, подпадающие под категорию индивидуального строительства (количество этажей не должно превышать трех);
• дачные и садовые дома;
• здания в категории "вспомогательное использование";
• сооружения, которые стоят отдельно от других и по площади не превышают пятидесяти квадратов.

Сегодня все перечисленные категории строений можно вводить в эксплуатацию независимо от их энергоэффективности. Общественные здания и жилые сооружения, входящие в эту группу, в своей проектной документации не должны содержать никаких сведений об энергоэффективности. Причем это не будет препятствием для получения разрешения на строительство или эксплуатацию помещений.

Классы энергоэффективности зданий и базовые показатели

Под данным термином понимается энергетическая эффективность строения или оборудования в процессе его эксплуатации. Информация этого порядка обычно включается в паспорт энергоэффективности здания или оборудования.

На сегодняшний момент принято применять семь строения. Они обозначаются латинскими буквами от «A» до «G», где «А» - это самый высокий показатель, а «G» - самый низкий из всех имеющихся.

В последние годы отдельно определены и подклассы. Определить класс энергоэффективности здания по ним можно, если заглянуть в проектную документацию. Для категорий «A» и «В» существуют два вида подклассов: «+» и «++». Все эти нюансы необходимо учитывать при покупке какого-либо оборудования или в процессе строительства здания.

Примечательно, что все современные приборы и различные объекты должны иметь маркировку, обозначающую класс энергоэффективности. Ставится она производителем или комиссией, принимающей проектную документацию на здание промышленного либо жилого назначения.

Расчеты и определение здания происходят по определенной формуле. Она учитывает отклонения по нормативным и удельным величинам, при этом стоит иметь в виду и базовые величины. Расчет энергоэффективности здания жилого и промышленного объекта всегда начинается с определения базового уровня. За него принято брать класс «С».

Паспорт энергоэффективности здания

Мы не смогли обойти вниманием этот важный документ, имеющий непосредственное отношение к теме нашей сегодняшней статьи. Если вы имеете некоторое отношение к строительству, то должны знать, что этот важный документ необходим для того, чтобы ввести жилой объект или производственное строение в эксплуатацию.

Он подтверждает тот факт, что строение полностью соответствует всем принятым нормативам и требованиям, а также оснащено приборами учета энергоресурсов последнего поколения. Известно, что благодаря этому паспорту можно даже получить льготы по имущественному налогу. Под данную категорию попадают только те объекты, которые получают самый высокий класс энергоэффективности.

Интересно, что получать паспорт должны все новостройки и здания, подвергшиеся реконструкции либо капитальному ремонту. Документ опирается на проектные бумаги и расчеты, а также на выездное Оно включает в себя Благодаря ей всегда можно наглядно увидеть, в каких местах строение теряет тепло. В связи с этим выносятся рекомендации по устранению выявленных проблем. Если решить их невозможно, то принимается решение по присвоению класса энергоэффективности строения.

Любой паспорт оформляется по установленному стандарту, он числится как форма под номером тридцать пять и был утвержден приблизительно три года назад.

Документы, необходимые для оформления энергетического паспорта

Для того чтобы ввести строение в эксплуатацию, понадобится оформить на него паспорт. Об этом мы уже упомянули в статье, однако стоит учитывать, что данный документ невозможно составить без предоставления большого количества бумаг. Большая часть из них входит в проектную документацию.

В первую очередь комиссию будет интересовать архитектурная часть плана. В нее включаются планировки этажей, подвала и разрезы стен. При этом требуется указать толщину материалов и их полную характеристику. Чаще всего указанная информация содержится в полном объеме в утвержденном перед строительством проекте строения.

Кроме перечисленных данных, комиссии потребуются копии из нескольких разделов проекта. Все они будут касаться энергопотребления и сбережения. Специалисты рассмотрят вопросы вентиляции, отопления, водоснабжения, водоотведения и электроснабжения.

Если застройщик изначально предоставит всю документацию в полном объеме, то сроки оформления паспорта существенно сокращаются. С утвержденным документом можно обращаться в вышестоящие инстанции для того, чтобы ввести объект в эксплуатацию.

Снижение налога в зависимости от класса энергоэффективности

Если энергоэффективность жилого здания, сданного организацией в эксплуатацию, будет соответствовать самым высоким стандартам, то фирма имеет право на получение льготы по налогам на протяжении трех лет. Этот срок отсчитывается от даты ввода здания в эксплуатацию.

Для получения льготы необходимо предоставить всю проектную документацию и энергетический паспорт строения. Стоит учитывать, что на снижения налога могут претендовать только те здания, которым присвоены следующие классы энергоэффективности: «В», «В+», «В++», «А».

Для того чтобы комиссия могла принимать решение быстрее и проще, была разработана и утверждена таблица, в соответствии с которой принимаются решения об энергоэффективности многоквартирных домов. Она включает в себя практически все классы и их наименования. Мы приведем ее в виде следующего списка:

• Очень высокий класс. Он обозначается буквами «А», «А+» и «А++». Данная категория подразумевает, что величина отклонения расчетной единицы от нормируемой измеряется в диапазоне от сорока до шестидесяти процентов со знаком минус.
• Высокий. Обозначения «В» и «В+» свидетельствуют о том, что отклонение составляет от минус пятнадцати до минус сорока процентов включительно. Обычно подобных показателей можно добиться путем экономического стимулирования регионов.
• Нормальный. Мы уже писали, что класс «С» принимается за базовый норматив, также к нему можно отнести и маркировку «С+» и «С-». Величина отклонения в данном случае колеблется в диапазоне плюсовых и минусовых показателей: от минус пятнадцати до плюс пятнадцати. Этому классу энергоэффективности должно соответствовать большинство строений.

Все перечисленные классы применяются в случаях строительства и проектировки новых зданий, а также реконструкции уже имеющихся.

Когда речь ведется об уже эксплуатирующихся строениях, то для них допустимы следующие классы энергоэффективности:

• Пониженный. Он обозначается латинской буквой «D», и в данном случае величина отклонения составляет от пятнадцати до пятидесяти процентов в плюсе. Подобные строения при эксплуатации затрачивают большой объем энергоресурсов, поэтому в соответствии с российским законодательством их принято реконструировать.
• Низкий. Если вы увидите в документах энергоэффективность здания, обозначенную буквой «Е», то знайте, что величина отклонения превышает пятьдесят процентов со знаком плюс. Такие сооружения при необходимости могут быть реконструированы, однако чаще всего они идут под снос.

В соответствии с приведенными данными, каждый застройщик может сориентироваться в том, получит ли он льготы по налогообложению.

Расчет энергоэффективности

Для составления проектной документации застройщик должен провести определенные расчеты по энергоэффективности промышленных зданий и объектов жилого сектора. Они состоят в определении количества потребляемой теплоэнергии для того, чтобы создать условия для жизнеобеспечения всех строений. Измеряется она в киловаттах на один квадратный метр за один год. Примечательно, что здания разного назначения подпадают под три категории энергопотребления.

Их можно привести в виде списка:

• Нормативный. Данный уровень подразумевает энергопотребление строений при применении нормативной теплозащиты внешних ограждений.
• Сравнительный. Он является неким усредненным вариантом. Для выведения этой величины обычно берутся данные по энергопотреблению разных зданий одного назначения.
• Расчетный. Этот уровень определяется в процессе проектирования строения. Он основывается на сведениях об оборудовании, которое будет использоваться в процессе эксплуатации здания, режимах функционирования строения и тому подобных данных.

Примечательно, что если в проектной документации заложено использование разных видов энергоресурсов, то производить расчеты придется по каждой категории в отдельности.

На государственном уровне принята программа по повышению энергоэффективности зданий, которая включает в себя несколько уровней и пунктов. Причем их выполнение должно происходить на разных стадиях строительства, кроме этого, учитываются и этапы реконструкции, а также ввода в эксплуатацию.

В основном повысить энергоэффективность можно благодаря снижению теплопотерь. Обычно они довольно значительны. К примеру, в холодное время года около сорока процентов энергии уходит на обогрев уличного воздуха. Если взять это количество за сто процентов, то стены способствуют потерям сорока процентов тепла, и еще по двадцать процентов можно в равной степени разделить на дверные и оконные проемы, кровлю и вентиляционную систему вместе с подвальными помещениями.

Для того чтобы свести к минимуму потери тепла в зданиях, и разработаны меры по повышению энергоэффективности строений. Их можно коротко изложить в виде списка:

• установка энергосберегающего профиля;
• оснащение помещений радиаторами с индивидуальной системой контроля;
• создание неразрывного контура теплоизоляции;
• выбор долговечной теплоизоляционной системы;
• использование специализированных входных дверей с теплоизоляционным профилем.

Кроме всего перечисленного, ежегодно вводятся и новинки, позволяющие в несколько раз повысить энергоэффективность строений жилого и промышленного назначения.

Инновационные предложения по повышению энергоэффективности

Сегодня в России проводятся всевозможные конференции, на которых молодые компании и их уже всемирно признанные конкуренты представляют свои разработки, направленные на уменьшение теплоотдачи зданий. В итоге при получении энергетического паспорта строение имеет все шансы получить более высокий класс энергоэффективности.

Некоторые разработки остаются без внимания, а вот другие успешно внедряются в производство. Подобная история случилась когда-то с энергосберегающими оконными профилями, которые сейчас повсеместно применяются в строительстве. Подчас они еще на заводе встраиваются в панели, что исключает неправильный монтаж, а, следовательно, и теплопотери.

Интересно, что в последние годы рассматривается предложение по учету экологических показателей в процессе оценки энергоэффективности строения. К примеру, многие компании заменяют свинцовые стабилизаторы на оконных профилях на другие, изготовленные из более безопасных материалов.

Не последнюю роль в повышении энергоэффективности играют и материалы, предусмотренные в строительстве здания. К примеру, современные газобетонные блоки позволяют соединять их максимально тонким швом. Тем самым снижаются риски теплопотери через соединительный раствор. Также недавно был представлен и особый клей, его применение делает любые теплопотери минимальными. Во многих случаях они сводятся к нулю.

Довольно часто инновационные разработки затрагивают и инженерные системы строения. В первую очередь это касается вентиляции и отопительных систем. Однако в последние годы оценку энергоэффективности проходят и лифты, ведь доказано, что потери энергии при использовании данных приспособлений в некоторых случаях достигают пятнадцати процентов. Специалисты советуют оценивать лифты не на производстве, а после монтажа в шахту здания. В этом случае информация будет максимально приближена к реальности.

Также хочется отметить, что идеи энергоэффективности пользуются большой популярностью. Если вести речь о жилом секторе, то квартиры, построенные с соблюдением современных технологий, пользуются большим потребительским спросом. В связи с этим можно надеяться, что комплексные технологии, направленные на повышение энергоэффективности, будут применяться повсеместно и станут одним из приоритетных направлений государственной политики в строительстве.

Описание:

Мировой энергетический кризис 70-х годов привел, в частности, к появлению нового научно-экспериментального направления в строительстве, связанного с понятием "здание с эффективным использованием энергии". Первое такое здание было построено в 1974 году в г. Манчестере (штат Нью-Хэмпшир, США). Цель строительства этого здания, как, впрочем, и всех, последовавших за ним в рамках нового направления, заключалась в выявлении суммарного эффекта энергосбережения от использования архитектурных и инженерных решений, направленных на экономию энергетических ресурсов. В последние годы значительно увеличился объем строительства зданий различного технологического назначения с эффективным использованием энергии, и получили развитие в международной практике стандарты, правила и другие нормативные документы по проектированию и оценке энергоэффективности таких зданий (см. журнал АВОК, 1997, №№ 2, 4, 6). В России в рамках международной программы Европейской экономической комиссии ООН "Энергетическая эффективность-2000" осуществляются проекты по строительству демонстрационных зон высокой энергетической эффективности.

Научные основы проектирования энергоэффективных зданий

Ю. А. Табунщиков , президент АВОК, член-корр. Российской Академии архитектуры и строительных наук

М. М. Бродач , вице-президент АВОК, канд. техн. наук, Московский архитектурный институт

Введение

Мировой энергетический кризис 70-х годов привел, в частности, к появлению нового научно-экспериментального направления в строительстве, связанного с понятием "здание с эффективным использованием энергии". Первое такое здание было построено в 1974 году в г. Манчестере (штат Нью-Хэмпшир, США). Цель строительства этого здания, как, впрочем, и всех, последовавших за ним в рамках нового направления, заключалась в выявлении суммарного эффекта энергосбережения от использования архитектурных и инженерных решений, направленных на экономию энергетических ресурсов. В последние годы значительно увеличился объем строительства зданий различного технологического назначения с эффективным использованием энергии, и получили развитие в международной практике стандарты, правила и другие нормативные документы по проектированию и оценке энергоэффективности таких зданий (см. журнал АВОК, 1997, №№ 2, 4, 6). В России в рамках международной программы Европейской экономической комиссии ООН "Энергетическая эффективность-2000" осуществляются проекты по строительству демонстрационных зон высокой энергетической эффективности.

Вместе с тем ощущается явная нехватка информации о научных методах, на основе которых осуществляется проектирование зданий. Не менее остро ощущается также и необходимость уточнения терминологии.

Авторами предлагается использовать два понятия: энергоэффективные здания и энергоэкономичные здания. Дадим следующие определения. Энергоэффективное здание включает в себя совокупность архитектурных и инженерных решений, наилучшим образом отвечающих целям минимизации расходования энергии на обеспечение микроклимата в помещениях здания. Энергоэкономичное здание включает в себя отдельные решения или систему решений, направленных на снижение расхода энергии на обеспечение микроклимата в помещениях здания. Из приведенных определений ясно различие между энергоэффективным и энергоэкономичным зданиями. Первое есть результат выбора определенными научными методами совокупности технических решений, наилучшим образом отвечающих поставленной цели. Второе есть результат суммирования ряда энергосберегающих решений в одном объекте.

С точки зрения современной науки, задача проектирования энергоэффективных зданий относится к так называемым задачам "системного анализа" или задачам "исследования операций", поиск решения которых связан с выбором альтернативы и требует анализа сложной информации различной физической природы . Цель методов системного анализа или исследования операций - предварительное количественное обоснование оптимальных решений. Оптимальными здесь называются решения, которые по тем или иным признакам предпочтительнее всех других.

Исследование операций включает в себя три главных направления:

Построение математической модели, то есть описание процесса на языке математики;

Выбор целевой функции. Это исследование включает в себя определение ограничивающих условий и формулирование оптимизационной задачи;

Решение поставленной оптимизационной задачи.

Заметим, что принятие окончательного решения выходит за рамки исследования операций и относится к компетенции ответственного лица (чаще группы лиц), которому предоставлено право окончательного выбора и на которого возложена ответственность за этот выбор. Делая выбор, он может учитывать наряду с рекомендациями, вытекающими из математического расчета, еще ряд соображений количественного и качественного характера, которые в этих расчетах не были учтены.

Основная часть

Математическая модель и целевая функция для энергоэффективного здания

В соответствии с методологией системного анализа математическую модель теплового режима здания как единой теплоэнергетической системы целесообразно представить в виде трех взаимосвязанных моделей, более удобных для изучения :

Математической модели теплоэнергетического воздействия наружного климата на здание;

Математической модели теплоаккумуляционных характеристик оболочки здания;

Математической модели теплоэнергетического баланса помещений здания.

Подробное описание математических моделей отдельных элементов здания и здания как единой энергетической системы дано в .

Оптимизационная задача для энергоэффективного здания имеет следующее содержание: определить показатели архитектурных и инженерных решений здания, обеспечивающих минимизацию расхода энергии на создание микроклимата в помещениях здания. В обобщенном математическом виде целевую функцию для энергоэффективного здания можно записать так:

где
Q min - минимальный расход энергии на создание микроклимата в помещениях здания;
a i - показатели архитектурных и инженерных решений здания, обеспечивающих минимизацию расхода энергии.

При реальном проектировании энергоэффективное здание в большинстве случаев не будет реализовано из-за ряда ограничений, вытекающих из конкретной строительной ситуации или из-за ряда соображений количественного или качественного характера, которые не были учтены при математическом моделировании. В этом случае целесообразно ввести показатель, характеризующий степень отличия реализованного решения от оптимального. В других случаях этот же показатель может служить критерием оценки искусства проектировщика. Назовем эту величину "показателем теплоэнергетической эффективности проектного решения" и обозначим h , так что по определению

h = Q эф /Q пр

где
Q эф - расход энергии на создание микроклимата в помещениях энергоэффективного здания;
Q пр - расход энергии на создание микроклимата в помещениях здания, принятого к проектированию.

С учетом принятого разделения математической модели теплового режима здания как единой теплоэнергетической системы на три взаимосвязанных подмодели можно записать

h = h 1 h 2 h 3 ,

где
h 1 - показатель теплоэнергетической эффективности оптимального учета воздействия наружного климата на здание;
h 2 - показатель теплоэнергетической эффективности оптимального выбора тепло- и солнцезащитных характеристик наружных ограждающих конструкций;
h 3 - показатель теплоэнергетической эффективности оптимального выбора систем обеспечения микроклимата.

Оптимизация теплоэнергетического воздействия наружного климата на тепловой баланс здания

Теплоэнергетическое воздействие наружного климата на тепловой баланс здания может быть оптимизировано за счет выбора формы здания (для зданий прямоугольной формы принимаются в расчет такие параметры, как его размеры и ориентация), расположения и площадей заполнения световых проемов, регулирования фильтрационных потоков. Например, удачный выбор ориентации и размеров здания прямоугольной формы дает возможность в теплый период года уменьшить воздействие солнечной радиации на оболочку здания и, следовательно, снизить затраты на его охлаждение, а в холодный период - увеличить воздействие солнечной радиации на оболочку здания и уменьшить затраты на отопление. Аналогичные результаты будут получены при удачном выборе ориентации и размеров здания по отношению к воздействию ветра на его тепловой баланс.

Методология проектирования систем отопления, вентиляции, кондиционирования основана на расчетах тепловых и воздушных балансов здания для характерных периодов года. Например, для России этими периодами года являются: наиболее холодная пятидневка, отопительный период, самый жаркий месяц, период охлаждения, расчетный год. В этом случае оптимизация теплоэнергетического воздействия наружного климата на тепловой баланс здания за счет выбора его формы и ориентации даст следующие результаты:

Для наиболее холодной пятидневки - снижение установочной мощности системы отопления;

Для отопительного периода - снижение затрат теплоты на отопление;

Для самого жаркого месяца - снижение установочной мощности системы кондиционирования воздуха;

Для периода охлаждения - снижение затрат энергии на охлаждение здания;

Для расчетного года - снижение затрат энергии на обогрев и охлаждение здания.

В общем случае оптимизировать теплоэнергетическое воздействие наружного климата на тепловой баланс здания можно для любого характерного периода времени.

Важно отметить следующее: изменение формы здания или его размеров и ориентации с целью оптимизации влияния наружного климата на его тепловой баланс не требует изменения площадей или объема здания - они сохраняются фиксированными.

Решение задачи по выбору оптимальной формы здания приведено в , а решение задачи по выбору оптимальных размеров и ориентации здания прямоугольной формы, а также значения показателя тепловой эффективности проектного решения приведены в .

Рисунок 1 .

На рис. 1 приведен пример изменения формы здания с целью оптимизации теплоэнергетического воздействия климата на его тепловой баланс в зависимости от характерного периода года.

Авторами были проведены исследования влияния теплоэнергетического воздействия наружного климата на тепловой баланс здания за счет выбора оптимальных значений его размеров и ориентации. Расчеты проводились для климатических условий Москвы (560 с. ш.) и Ростова-на-Дону (480 с. ш.). Исходная ориентация принималась широтной, меридиональной и диагональной. В качестве объекта исследований принималось здание прямоугольной в плане формы, общей полезной площадью 1440 м 2 . В качестве целевой функции принята минимизация затрат энергии на обогрев здания в холодный период или на охлаждение здания в теплый период. Цель исследований - выявить, как количественно увеличивается показатель теплоэнергетической эффективности здания за счет оптимального учета воздействия наружного климата на тепловой баланс здания. Результаты исследований приведены в табл. 1.

Оптимизация теплоэнергетического воздействия наружного климата на тепловой баланс здания

В традиционном понимании оптимизация теплозащиты наружных ограждающих конструкций зданий - это метод вычисления толщины теплоизоляции конструкции "по минимуму приведенных затрат". Математическая модель приведенных затрат в общем случае включает в себя два показателя: затраты на производство конструкций (единовременные затраты) и затраты на их использование (эксплуатационные затраты). Расчет теплоизоляции "по минимуму приведенных затрат" является объективным методом, признанным во всем мире, но содержит в своей сущности скрытую опасность, отражающую объективную реальность существующей в стране экономической ситуации, которая может явиться непреодолимым препятствием реализации метода на практике. Это связано с использованием в методе показателей стоимости энергии и материалов. Многим специалистам памятна история со СНиП II-3-79 "Строительная теплотехника", который был разработан по заданию высших правительственных органов с целью существенного ужесточения требований к экономии топливно-энергетических ресурсов при эксплуатации зданий. Ожидалось, что главным достоинством этого документа явится введение в него метода приведенных затрат для выбора оптимальной теплозащиты ограждающих конструкций. При этом теплозащита ограждающих конструкций, включая заполнение световых проемов, должна была приниматься как наибольшая из двух величин, определяемых по санитарно-гигиеническим условиям и по минимуму приведенных затрат. Безусловно, предполагалось, что метод приведенных затрат даст большее значение теплозащиты, и это явится решением проблемы экономии топливно-энергетических ресурсов. Но... экономическая реальность складывалась таким образом, что энергия стоила дешевле газированной воды, и проектировщики при расчетах получили, что теплозащита по санитарно-гигиеническим требованиям превосходит величину, определенную по минимуму приведенных затрат. В строительном комплексе сложилась драматическая ситуация, которая усугублялась тем обстоятельством, что нельзя было выявить виновных. Метод был выбран правильно, но нельзя же было признать, что экономика социализма несостоятельна! Сегодня использование метода приведенных затрат сталкивается с другой, пока непреодолимой трудностью. Отсутствуют надежные, прогнозируемые на ближайшие 20-30 лет показатели стоимости энергии и материалов.

Вышеизложенное относится к проблеме экономической оптимизации теплозащиты ограждающих конструкций здания. Цель настоящей статьи - поиск решения проблемы теплоэнергетической оптимизации ограждающих конструкций.

Возможность решения этой проблемы в ее современном понимании и современными методами показана в ряде работ . Современное понимание означает, что будет достигнуто решение, которое с учетом принятых ограничений является наиболее предпочтительным. Современные методы - это методы исследования операций. Рассмотрим это более подробно.

К наружным ограждающим конструкциям предъявляется в общем случае достаточно большое количество требований. Высокий уровень теплозащиты в холодный период в условиях теплопередачи, близкой к стационарному режиму, высокий уровень теплоустойчивости в теплый и холодный периоды в условиях теплопередачи, близкой к периодическому режиму, низкая энергоемкость внутренних слоев при колебаниях теплового потока внутри помещения, высокая степень воздухонепроницаемости, низкая влагоемкость и т.д. и т.п.

Безусловно, при проектировании стремятся удовлетворить, в первую очередь, главным требованиям. Практика показывает, что количество таких требований, как правило, не более двух. В первую очередь, это теплозащита и теплоустойчивость. Здесь открываются большие возможности для оптимизации. Сущность ее состоит в том, что надо сконструировать методом исследования операций ограждающую конструкцию, которая оптимальным образом удовлетворяла бы требуемым (нормативным) значениям теплозащиты и теплоустойчивости.

В решена задача определения оптимального расположения слоев материалов в многослойной ограждающей конструкции. Дано подробное решение задачи и показано, что в зависимости от порядка расположения слоев материала величина теплоустойчивости конструкции может меняться в три раза.

В решена задача подбора материала для многослойной ограждающей конструкции заданной фиксированной толщины, обеспечивающей наибольшее затухание наружных тепловых воздействий. Получено решение: наибольшее затухание обеспечивает материал, имеющий меньшую теплопроводность и большую объемную теплоемкость. Следствие решения: для районов с жарким климатом целесообразно выбирать конструкцию с меньшими значениями теплопроводности материалов, а для районов с холодным климатом - с большими значениями коэффициентов теплоусвоения материалов.

В решена задача определения предельных значений теплозащиты наружных ограждающих конструкций помещения при заданном значении солнцезащиты окон и заданной кратности воздухообмена. Помещение не оборудовано установкой кондиционирования. В результате решения получены следующие интересные выводы:

Теплозащита ограждающих конструкций не влияет на температурный режим помещения при определенных значениях солнцезащиты окон и кратности воздухообмена;

Увеличение теплозащиты наружных ограждающих конструкций приводит к ухудшению теплового режима помещения, если теплозащита окон недостаточна и кратность воздухообмена невелика.

Последний результат требует особой внимательности от проектировщиков, которые используют наружные ограждающие конструкции с эффективной теплоизоляцией для зданий, проектируемых для строительства в теплом климате.

В содержится ряд интересных решений по оптимизации теплозащиты наружных ограждающих конструкций зданий с кондиционированием воздуха, для окон с теплоотражающей пленкой, для зданий с периодическим отоплением и т.д.

Оптимизация тепловой нагрузки на систему климатизации помещений здания

Специалисту, занимающемуся проектированием и расчетом систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, очевидно, что задачей проектирования и расчета является определение двух взаимосвязанных показателей: количества энергии и способа ее распределения (раздачи). По существу, речь идет о том, чтобы рассчитать и запроектировать такую систему управления расходом и распределением энергии, чтобы обеспечить при использовании ее минимальный расход. Таким образом, задача оптимизации теплоэнергетической нагрузки на систему обеспечения теплового режима здания будет относиться к так называемым задачам на оптимальное управление и получит следующее содержание: найти такое управление расходом энергии Q(t) на обогрев помещения, удовлетворяющее уравнению теплового баланса помещения и соответствующим начальным и конечным тепловым условиям, для которого расход энергии

имеет наименьшее возможное значение.

Управление Q(t) , дающее решение поставленной задачи, называется оптимальным управлением, а соответствующая траектория изменения температуры внутреннего воздуха называется оптимальной траекторией.

Суть решения: время разогрева помещения должно быть минимизировано.

Если иметь в виду, что реальное помещение есть совокупность теплоемких ограждающих конструкций и теплоемкого внутреннего оборудования (мебели), то процесс нагрева предполагает повышение температуры всей совокупности элементов помещения, то есть ограждающих конструкций и оборудования. Элементы высокой тепловой аккумуляции потребуют большего времени на разогрев. Следовательно, минимизация времени разогрева помещения достигается минимизацией времени разогрева элементов высокой тепловой аккумуляции. Можно сразу указать два простых случая: время разогрева помещения будет стремиться к минимуму, если внутренние поверхности ограждающих конструкций имеют низкие значения коэффициента теплоусвоения материалов, а также если имеет место высокая интенсивность конвективного теплообмена между внутренним воздухом и внутренними поверхностями ограждающих конструкций. Оптимальный результат достигается, если совпадают оба случая.

Правильность этого решения получила подтверждение во время обсуждения доклада авторов по данной теме в Датском техническом университете. Датские специалисты сообщили, что во время реставрации католического собора с массивными каменными креслами для прихожан с целью экономии энергии на обогрев собора, используя понижение температуры внутреннего воздуха в ночное время, ими было принято решение разогрев собора начинать с разогрева электрическими подогревателями массивных каменных кресел. Экономия энергии составила 30-35%.

Авторы статьи проделали численные расчеты расхода энергии для помещения площадью 24 м 2 и объемом 72 м 3 с двумя наружными ограждающими конструкциями и окном с двойным остеклением площадью 3 м 2 . Рассмотрены три варианта наружных ограждающих конструкций:

Кирпичная кладка толщиной 0,56 м, коэффициент теплоусвоения 8,02 Вт/(м 2 o С);

Керамзитобетонная панель толщиной 0,23 м, коэффициент теплоусвоения 3,36 т/(м 2 С);

Панель типа "сэндвич" с утеплителем из плиточного пенопласта с обшивкой с двух сторон металлическими листами, толщина панели 0,052 м, коэффициент теплоусвоения 0,77 Вт/(м 2 o С).

Для сопоставления результатов расчетов ограждающие конструкции имеют одинаковое термическое сопротивление. Кратность воздухообмена принята 3 1/ч. Температура наружного воздуха -5 o С.

Начальные условия: температура внутреннего воздуха 10 o С, температура внутренних поверхностей ограждающих конструкций 10 o С.

Конечные условия: температура внутреннего воздуха 22 o С, температура внутренних поверхностей ограждающих конструкций 14 o С.

Чтобы обеспечить минимизацию времени разогрева, было принято, что разогрев осуществляется конвективными тепловыми струями, настилающимися на внутренние поверхности ограждающих конструкций (рис. 3). Интенсивность конвективного теплообмена соответствовала следующим трем значениям коэффициентов конвективного теплообмена:

a 1 =3,5 Вт/(м 2 o С); a 2 =10,5 Вт/(м 2 o С); a 3 = 21 Вт/(м 2 o С).

Результаты расчетов представлены в табл. 2.

Таблица 2 Результаты расчета затрат энергии на разогрев помещения

Варианты Время разогрева (t, ч) и затраты энергии (Q, Вт ч) на разогрев помещения при значениях коэффициентов конвективноготеплообмена a 1 =3,5 Вт/(м 2 o C) a 2 =10,5 Вт/(м 2 o C) a 3 =21 Вт/(м 2 o C) a Q Экономия энергии, % a Q Экономия энергии, % a Q Экономия энергии, % Э 1 Э 2 Э 1 Э 2 Э 1 Э 2 Кирпичная кладка из сплошного кирпича на цементно-песчаном растворе 9,7 58100 0 0 3,5 20970 64 0 1,2 7160 88 0 Керамзитобетонная панель 2,5 35200 0 40 0,9 12560 64 40 0,31 4330 88 40 Панель типа "Сэндвич" с утеплителем из плиточного пенопласта 0,6 15650 0 56 0,2 4715 70 62 0,08 1940 88 55

В табл. 2 использованы условные обозначения:
Q - затраты энергии на разогрев, включая теплопотери через окна и за счет воздухообмена;
Э 1 - экономия энергии за счет повышения интенсивности конвективного теплообмена при одной и той же ограждающей конструкции;
Э 2 - экономия энергии за счет уменьшения теплоаккумуляционных показателей ограждающей конструкции (уменьшение коэффициента теплоусвоения).

Получен невероятный с точки зрения "здравого смысла" результат: максимальное значение экономии энергии при разогреве помещения при стремлении минимизировать время разогрева достигает 97%.

Такой результат был обеспечен выбором оптимальной стратегии распределения расходуемой энергии в помещениях, то есть нагрев начинался с разогрева теплоемких ограждающих конструкций. Практическую обоснованность такого подхода подтверждает использование потолочных теплоизлучателей "FRICO AB", производимых в Швеции (см. ИБ "Энергосбережение", 1996, № 9). Принципиальное отличие обогревателей "FRICO AB" состоит в том, что лучистое тепло направлено на нагрев пола помещения, а затем косвенным путем идет нагрев воздуха помещения. Применение потолочных теплоизлучателей "FRICO AB" обеспечивает экономию энергии до 50% по сравнению с конвективными методами обогрева.

Рассмотрение табл. 2 позволяет сделать следующие выводы:

Экономия энергии при разогреве помещения за счет увеличения интенсивности конвективного теплообмена в 3 раза достигает 64-70%, а при увеличении в 6 раз - 88%. При этом время разогрева уменьшается в среднем в 3 раза;

Экономия энергии при разогреве помещения при уменьшении теплоаккумуляционных показателей ограждающей конструкции (уменьшение коэффициента теплоусвоения) в 2,4 раза достигает 40%, а в 10,4 раза - достигает 55-62%. При этом время разогрева уменьшается в среднем соответственно в 3,8 и 16 раз.

Заключение

Авторы настоящей статьи не ставили своей целью подробное изложение методологии и математических методов для проектирования энергоэффективных зданий. Создание практически реализуемых в проектной практике методов проектирования энергоэффективных зданий требует дополнительной значительной работы и усилий коллектива специалистов.

Цель настоящей статьи - продемонстрировать заинтересованным специалистам, что в настоящее время существуют основы научных методов проектирования энергоэффективных зданий и попытаться дать им терминологическое определение. Авторы в полной мере отдают себе отчет, что ряд определений кому-то из коллег может показаться спорным и что отдельные положения нуждаются в дополнительном разъяснении. Поэтому мы с благодарностью примем пожелания и выслушаем все конструктивные замечания. Учитывая важность затронутых в статье вопросов для решения актуальных задач энергосбережения, мы готовы организовать встречу всех заинтересованных лиц для дальнейшей дискуссии. Если статья вызвала у специалистов интерес и натолкнула кого-то из них на некоторые раздумья, авторы будут считать, что достигли поставленной цели.

Литература

1. Моисеев Н.Н. Математические задачи системного анализа. - М.: Наука, 1981.

2. Вентцель Е.С. Исследование операций. Задачи, принципы, методология. - М.:Наука, 1988.

3. Табунщиков Ю.А. Основы математического моделирования теплового режима здания как единой теплоэнергетической системы. Докторская диссертация. - М.: НИИСФ, 1983.

4. Табунщиков Ю.А., Хромец Д.Ю., Матросов Ю.А. Тепловая защита ограждающих конструкций зданий и сооружений. - М.: Стройиздат, 1986.

5. Tabunschikov Y. Mathematical models of thermal conditions in buildings, CRC Press, USA 1993.

6. Jurobic S.A. An investigation of the minimization of building energy load through optimization techniques. Los Angeles scientific center, IMB Corporation, Los Angeles, California.

7. Бродач М.М. Изопериметрическая оптимизация солнечной энергоактивности зданий. - Гелиотехника 2, Ташкент, 1990.

8. Бродач М.М. Энергетический паспорт зданий / АВОК, 1993, № 1/2.

9. Klaus Daniels, "The Technology of Ecological Building", Birkhauser-Verlag fur Arhitektur, Basel, 1997.

Что такое энергоэффективность? Это рациональное использование хозяйственным предприятием, жилым домом энергетических ресурсов. Иными словами, меньшее потребление электричества и тепла, чем прежде, но с сохранением того же уровня энергообеспечения технопроцессов или объектов недвижимости. Для более подробного и полного отображения степеней энергопотребления в России были введены классы энергоэффективности дома. Этот показатель прежде всего демонстрирует, насколько отклоняется от нормы удельный расход электричества, тепла.

Класс энергоэффективности дома - что это?

Мы установили, что энергетическая эффективность - это экономное применение комплекса энергоносителей. Иными словами, сокращение объема используемых ресурсов за счет модернизации качественных норм их применения.

Энергосбережение и энергоэффективность - не одно и то же! Первое понятие - сокращение использования энергоресурсов. Второе - более правильное и разумное их применение.

Что касается классов энергоэффективности в России, то на сегодня выделены следующие:

Самый высокий класс - это А. Жители домов такого типа потребляют минимальное количество энергии, обеспечивая при этом нормальную жизнедеятельность. Чем это хорошо собственникам жилья? Снижением затрат на коммунальные услуги. А в целом для страны, для всей планеты - улучшением экообстановки. Чем меньше энергоресурсов затрачиваются, тем меньше вредных выбросов от ГЭС, ТЭС, АЭС и проч.

Кстати, в классификации учитываются затраты энергии не только на личные, но и на общедомовые нужды. Подобная модель экономии не нова - она уже десятилетия используется в развитых странах мира. Именно на основе общемирового образца и был построен российский.

Как присваиваются классы жилым строениям?

На основе чего определяется класс энергоэффективности жилого дома? База - показатели потребления энергоресурсов за текущий год. Далее эксперт сравнивает их с аналогичной информацией за прошлый год. На основе этого анализа уже и определяется класс энергоэффективности жилого дома. Также исследование помогает ответить и на следующие вопросы:

В будущем планируется заводить на каждое жилое здание свой энергопаспорт. В него будут вноситься все данные об использовании энергетических ресурсов. Труд совсем не напрасный - при грамотном подходе жильцы могут сэкономить до 30 % от суммы "платежки" за ЖКХ.

Законодательное регулирование

Определение класса энергоэффективности многоквартирного дома - процедура, регулируемая комплексом законодательных актов:

Таблица классов энергетической эффективности

Теперь подробнее раскроем главную тему. Чтобы определить класс энергоэффективности дома, нужно быть в курсе кратких требований к каждому из них.

Класс	Наименование	Отклонение расхода на теплоэнергию (вентиляция, отопление) от нормы. Включительно, в процентах (%)	Мероприятия для повышения энергоэффективности
Планирование, эксплуатация реконструируемых и новых строений
А++	Самый высокий	Ниже минус 60	Приемы экономического стимулирования
А+		Минус 50 - минус 60
А		Минус 40 - минус 50
В+	Высокий	Минус 30 - минус 40
В		Минус 15 - минус 30
С+	Нормальный	Минус 5 - минус 15
С		Плюс 5 - минус 5	Мероприятия не разрабатываются
С-		Плюс 5 - плюс 15
Эксплуатация уже имеющихся строений
D	Пониженный	Плюс 15,1 - плюс 50	Реконструкция на базе экономического обоснования
Е	Самый низкий	Более плюс 50	Выбор между реконструкцией на основе должного обоснования и сносом здания

Теперь перейдем к раскрытию некоторых особенностей перечисленных классов.

Подробности и объяснения

Сегодня недопустимо проектировать дома с классом энергоэффективности D или Е. Категории А-С присваиваются зданиям на стадии проектирования или реконструкции, в отношении строящихся объектов. Затем, когда помещение вводится в эксплуатацию, класс уточняют в результате проведения энергетических экспертиз, анализов. Для повышения доли категорий А-В государству на уровне субъектов стоит экономически стимулировать застройщиков.

Зданию может быть присвоен класс энергоэффективности дома B, А на стадии проекта, если в последнем предусмотрены следующие мероприятия:

Необходимые данные для определения класса

Чтобы узнать класс энергоэффективности дома, специалисту нужно обладать следующей информацией:

• Удельная потеря тепловой энергии через стены строения, степень герметичности здания.
• Объем теплоэнергии, необходимой для отопления помещений.
• Технохарактеристики вентиляционной системы.
• Теплопоказатели перегородок между энергопотребителями с автономной системой.
• Показатели индикаторов энергоэффективности (горячей годы, охладительных, отопительных, вентиляционных систем).

Ошибочно полагать, что определение класса энергоэффективности - долгий процесс. Специалисты выполняют такого рода анализ в весьма сжатые сроки.

Способы аудита энергоэффективности сооружений

Расчеты, необходимые для определения класса строения, - один из этапов комплексного энергетического мониторинга. В него также входят обследования, разработка программ по энергосбережению, воплощение их в жизнь. Перечень критериев для расчетов может включать в себя до 80 пунктов!

Аудит энергоэффективности - это четыре основных способа:

Как присваиваются данные классы?

Мы разобрали, как узнать класс энергоэффективности дома. Не менее важно разбираться и в процессе его присвоения. Класс назначается на основе энергодекларации органами Госстройнадзора. Его присвоение запрещено для следующих объектов:

• Культовые сооружения.
• Объекты исторического, культурного наследия.
• Временные постройки (до 2-х лет).
• Индивидуальные частные дома, садовые и огородные постройки.
• Строения с общим метражом менее 50 м 2 .
• Иные сооружения, определенные законодательством РФ.

Присвоение дому класса энергоэффективности правомочно для всех других строений. Процедура обязательна в отношении возведенных, реконструируемых, отремонтированных, эксплуатируемых МКД (многоквартирных домов). А также в отношении строений, за которыми осуществляется государственный стройнадзор. Применительно других сооружений - добровольная основа.

Кто устанавливает и присваивает классы?

Определения класса энергоэффективности многоквартирного дома - прерогатива энергоаудиторских специализированных предприятий. В своих действиях они основываются на ФЗ № 261.

А право присвоения класса энергоэффективности - исключительное. Им обладают только органы строительного государственного надзора.

Таблички с классом энергоэффективности

Как быстро узнать класс энергетической эффективности простому гражданину? Достаточно обратиться к табличке, которой застройщик должен оборудовать фасад каждого введенного в эксплуатацию дома. Собственники помещения обязаны заботиться о ее надлежащем состоянии, обновлении информации.

Точное расположение - левый угол дома, 30-50 см от края, 2-3 метра от земли. На таблице указана надпись "Класс энергоэффективности", его буква (от А до Е) и описание категории (высшая, нормальная, низшая и проч.).

На этом завершаем знакомство с новым для отечественной реальности явлением. Определение класса энергоэффективности дома - дополнительный способ сэкономить на оплате услуг ЖКХ собственникам квартир в МКД.