Журнал Обозреватель строительства № 4

Обозреватель Строительства

Тема номера:

Теплоизоляция

Развитие нормативной базы по энергосбережению зданий на федеральном и региональном уровнях

Минстрой Российской Федерации постановлениями No18-81 от 11 августа 1995 г. и No18-8 от 19 января 1998 г. утвердил и ввел в действие изменения No 3 и 4 в СНиП II-3 "Строительная теплотехника", обеспечивающие впервые в России существенное увеличение уровня теплозащиты новых и реконструируемых зданий. Новые нормативы обеспечивают поэтапное (с 1996 г. и с 2000 г. ) снижение на 20 и 40% уровня энергопотребления на отопление зданий по сравнению с существующими. Новые требования заставили пересмотреть существующие конструктивные решения и разработать принципиально новые конструкции. Нормы были разработаны специалистами НИИ строительной физики (НИИСФ) РААСН и Главным управлением стандартизации, технического нормирования и сертификации Госстроя РФ с учетом предложений ЦНИИЭП жилища, ЦНИИ промзданий и ЦНИИЭП-сельстроя. При разработке нормативов использован опыт США, Канады, Швеции и других стран, который был обобщен и представлен Центром по эффективному использованию энергии (ЦЭНЭФ) и Комитетом по защите природных ресурсов США (NRDC).

Почему было необходимо вносить эти изменения?

По данным 1992 г. (на начало разработки изменений), в России было израсходовано около 364 млн т у. т. тепловой энергии, из которых жилищно-коммунальное хозяйство потребило 117 млн т у. т. (из них 78% на отопление), промышленность - 197 млн, сельское хозяйство - 11 млн и 40 млн т у. т. пошло на отопление сельских зданий. Исходя из народнохозяйственной структуры потребления энергии установлено, что на строительный комплекс приходилось около 43% конечного потребления энергии. Причем из них на эксплуатацию зданий уходило 90% энергии, 8% - на производство строительных материалов и изделий и 2% расходовалось в процессе строительства. Для сравнения: в развитых зарубежных странах на строительный комплекс расходуется 20-25% конечного потребления энергии. В связи с этим назрела необходимость в структурном изменении потребления энергии и осуществлении масштабных мероприятий по энергосбережению. Такой вывод также нашел отражение в Указе Президента России "Основные направления энергетической политики России на период до 2010 г. " от 7 мая 1995 г. и в Постановлении Межведомственного совета по вопросам строительства, архитектуры и жилищнокоммунального хозяйства (май 1995 г. ), в котором говорится, что ресурсо- и энергосбережение становятся генеральным направлением современной технической политики строительного комплекса России.

Анализ существовавшего положения в строительном комплексе России дал следующие результаты.

Вновь построенные жилые здания в средней полосе на нужды отопления расходовали: многоквартирные -от 350 до 600 кВт-ч/(м2*год); односемейные - от 600 до 800 кВт-ч/(м2*год). В целом по России расходы на отопление составляли 55 кг у. т. /(м2*год) и на горячее водоснабжение 19 кг у. т. / (м2*год), т. е. суммарно потребляли 74 кг у. т. /(м2*год). Для сравнения: здания в ФРГ расходовали на отопление 260 кВт-ч/(м2*год), в Швеции и Финляндии - 135 кВт-ч/(м2*год). Или, если сравнить по

расходу условного топлива, то в ФРГ - 34 кг у. т. /(м2*год), Швеции - 18 кг у. т. /(м2*год). Очевидно, что и по этим показателям имело место существенное отставание от развитых стран.

Опыт последних 10-15 лет показал, что развитые зарубежные страны достигли значительного 20-25%- ного энергосберегающего эффекта в конечном потреблении энергии в жилищно-коммунальной сфере. Например, Дания уже к 1985 г. потребляла на 28% меньше тепловой энергии на отопление жилья по сравнению с 1972 г., что с учетом возрастания жилой площади за этот период фактически привело к

энергосбережению на 47% по отношению к 1 м2 жилья.

Обозреватель Строительства

Такой эффект был достигнут благодаря комплексному подходу к этой проблеме, когда были решены законодательные, нормативные, административные, экономические и технические вопросы энергосбережения. Следует отметить, что 20 лет назад такие страны, как Дания и США, находились примерно на том же уровне энергопотребления, что и бывший Советский Союз и страны Восточной Европы. И все же передовые зарубежные страны сделали существенные изменения за прошедшие 15-20 лет. Это вопрос не только времени, но и своевременных законодательных инициатив и новых технологий, которые успешно разработаны за рубежом и теперь стали доступными у нас в России. Россия также имеет существенные успехи в области энергосбережения в жилищно-коммунальном хозяйстве, но имеет еще больший, пока не использованный потенциал в этой области.

Основная мотивация более эффективного использования энергии следующая:

-снижение расходов владельцев зданий на отопление и горячее водоснабжение;

-улучшение качества внутреннего микроклимата;

-экономия средств налогоплательщиков с целью использования сэкономленных средств в других областях национальной экономики;

-расширение международной торговли новыми энергоэффективными технологиями, разработанными в развитых странах;

-снижение зависимости от первичных источников энергии;

-улучшение качества внешней воздушной среды;

-снижение отрицательного влияния на изменение климата.

При формировании энергетического законодательства и нормативной базы России ключевым направлением стала приоритетность повышения эффективности использования энергии перед наращиванием ее производства, поскольку это направление, помимо чисто экономических выгод, приносит социальные и экологические эффекты без дополнительных затрат. Целью руководства страны на ближайшие годы стало создание нормативных, экономических, информационных механизмов, стимулирующих повышение эффективности использования энергии, а также разработка и реализация федеральных программ повышения эффективности использования энергии.

Какие изменения были внесены в нормы конкретно?

Основные изменения коснулись повышения уровня теплозащиты ограждающих конструкций зданий и установления зависимости этого уровня от градусосуток отопительного периода (т. е. от климатического района строительства здания). Причем повышение уровня для непрозрачных ограждающих конструкций (стен, перекрытий и т. д. ) было предусмотрено в два этапа - с 1996 и 2000 гг., светопрозрачных конструкций (окон, балконных дверей, фонарей и т. д. ) - с 1998 г. Такие этапы были необходимы для того, чтобы строительная промышленность имела время для перехода на новые технологии и энергоэффективные ограждающие конструкции.

Существовавший (нулевой) уровень теплозащиты представлен в виде нормативных требований для однослойных ограждающих конструкций и соответствовал требованиям скандинавских стран до 1980 г. Первый этап внедрения приблизительно соответствует уже существовавшим до 1995 г. нормативным требованиям для стен с эффективными теплоизоляционными материалами (в два раза выше, чем для однослойных), а второй этап - существующим требованиям таких зарубежных стран, как Швеция и Канада.

Как указано выше, существующие нормативные требования зарубежных стран, достигших за последнее десятилетие значительного энергосберегающего эффекта в строительстве, сопоставимы с требованиями второго этапа действующего СНиП. Например, требуемое сопротивление теплопередаче

стен в Швеции установлено 2, 9-3, 5 (м2*°С)/Вт, в Дании - 3, 3-5 (м2- °С)/Вт, в Финляндии - 2, 9-3, 5 (м -° С)/Вт, в Канаде - 3-4, 1 (м2-°С)/ Вт для односемейных зданий до 3 этажей и 2-3, 1 (м2 • С)/Втдля

многоквартирных зданий, в Германии - 2 (м2-°С)/Вт и выше. При сопоставлении необходимо учитывать градусосутки отопительного периода. Например, при средних для Германии величинах градусосуток (3500) требуемое сопротивление теплопередаче стен согласно второму этапу внедрения СНиП II-3- 2, 5

(м2-°С)/Вт выше.

Создание нормативного законодательства на региональном уровне

Известно, что в России существуют два типа нормативных документов - федеральные строительные нормы и правила (СНиПы), обязательные для применения на всей территории России и в некоторых странах СНГ при их согласии, и территориальные строительные нормы и правила субъектов Федерации (ТСН), применение которых ограничено их территориями. Причем ТСН не должны противоречить федеральным СНиПам. Это означает, что региональные нормативные требования должны быть не ниже общероссийских.

В настоящее время почти все регионы РФ уже перешли на первый этап повышения теплозащиты

Обозреватель Строительства

зданий, но при переходе на второй этап некоторые регионы испытывают затруднения. В связи с этим имеются случаи обращения в Госстрой России о разрешении временно не переходить на второй этап. Даже при получении такого временного разрешения проблема перехода на второй этап не снимается, а только откладывается.

Более эффективный путь решения этой проблемы -разработка и внедрение в пределах своих территорий норм, построенных на принципиально новой основе. Новизна заключается в том, что в региональных нормах возможно использовать не задействованные в федеральном СНиП по строительной теплотехнике резервы. Вместе с тем такие территориальные нормы не противоречат действующим федеральным нормам по строительной теплотехнике, поскольку обеспечивают равнозначный энергосберегающий эффект, что и федеральные нормы.

По этому новому принципу регламентируются требования не к отдельным частям здания (стены, перекрытия, окна и т. д. ), влияющим на тепловой баланс здания, а к зданию в целом с энергетической точки зрения. Такой энергетический параметр формируется теплозащитой здания, архитектурными, объемнопланировочными и компановочными решениями, системами отопления и вентиляции, дополнительными теплопоступлениями и климатическими параметрами.

Известно, что архитектурные, объемно планировочные и компоновочные (различные комбинации многоэтажных секций) решения зданий имеют существенное влияние на энергопотребление. Например, здания с уширенным корпусом потребляют на 15-18% меньше энергии, чем здания с обычным корпусом, здание из четырех секций с двумя угловыми секциями потребляет на 25-30% больше энергии, чем здание из четырех обычных секций. Правильный учет теплопотерь за счет воздухообмена дает возможность применения технических решений, снижающих его отрицательное влияние на расход энергии. Учет бытовых тепловыделений и солнечной радиации возможен при условии авторегулирования системы отопления. При отсутствии авторегулирования или его неработоспособности расход тепла на отопление увеличивается на 20-25%.

Основным критерием для предлагаемых региональных норм является удельное энергопотребление

(приходящееся на 1 м2 полезной площади [или на 1 м3 отапливаемого объема] и 10С сутки отопительного периода) на отопление здания, устанавливаемое либо в местах подключения здания к системам теплоснабжения или другим источникам энергии, либо в местах потребления первичной энергии, например, в индивидуальных котельных на природном газе. Этот показатель является основной нормой

для теплотехнического проектирования и он может иметь размерность Вт-ч/(м2-°С-сут) или Вт-ч/(м3-°С - сут). При этом отпадает необходимость в жестком поэлементном нормировании сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций, как это предусмотрено СНиП II-3, а устанавливается лишь их нижний предел по уровню уже достигнутого первого этапа внедрения этого СНиП.

С другой стороны, в здании должны обеспечиваться комфортные условия пребывания в нем людей, что также является потребительским требованием. Таким образом, создание комфортных условий в здании при заданных расходах энергии на их поддержание и составляет главную задачу с точки зрения потребителя. И, наконец, санитарно-гигиенический аспект теплотехнического проектирования приводит к требованию о недопустимости образования конденсата на внутренних поверхностях ограждающих конструкций.

Наилучшим примером по применению территориальных норм является Москва. Первые московские нормы МГСН 2. 01 "Энергосбережение в зданиях. Нормативы по теплозащите и тепловодоэлектроснабжению" были разработаны и утверждены в 1994 г. К началу 1997 г. Москва полностью перешла на строительство зданий в соответствии с действующими московскими и федеральными нормами.

Введенная в действие в феврале 1999 г. правительством Москвы новая редакция МГСН 2. 01 в части нормирования параметров теплозащиты и энергетического паспорта разработана по упомянутому выше новому принципу. Нормативные требования в ней установлены согласно второму этапу внедрения федерального СНиП по строительной теплотехнике и обеспечивают по сравнению с МГСН 2. 01 1994 г. дополнительно в среднем 20%-ное снижение энергопотребления на отопление. При корректировке реальных проектов зданий значения сопротивления теплопередаче стен при обеспечении требуемого энергопотребления здания могут быть снижены, как правило, на 15-20% от уровня требований второго этапа внедрения СНиП за счет изменения архитектурных форм, объемно-планировочных решений, учета воздухообмена, бытовых тепловыделений, солнечной радиации и систем регулирования.

Вторым примером являются Территориальные строительные нормы Ярославской области ТСН 301-23 ЯО "Теплозащита зданий жилищно-гражданского назначения", которые также разработаны с учетом положений, изложенных выше. Нормы введены в действие с 1 июня 1998 г. постановлением

Обозреватель Строительства

правительства Ярославской области с переходом на них строительства с 1 января 1999 г. Разработанные нормы содержат процедуру работы с ними, методику определения энергетических параметров зданий, требования по контролю качества теплозащиты зданий, методику расчета потребности тепловой энергии на отопление здания за отопительный период, методику определения эффективности систем теплоснабжения, требования к конструктивным и объемно-планировочным решениям зданий и к проекту теплозащиты здания в целом.

Территориальные нормы Ярославской области по теплозащите зданий позволяют проектировать ограждающие конструкции из местных материалов с меньшим, чем по федеральным нормам, их расходом, обеспечивая в то же время снижение теплопотерь на 20%.

Следует отметить, что при внедрении территориальных норм не только достигается требуемый энергосберегающий эффект, но и происходит экономия материальных ресурсов (в первую очередь теплоизоляционных материалов) за счет понижения требований к сопротивлению теплопередаче стен по сравнению с требованиями СНиП II-3.

В настоящее время завершаются работы по разработке территориальных норм по энергосбережению в зданиях в Сахалинской, Ивановской, Саратовской, Белгородской и Московской областях. Начаты работы по созданию территориальных норм в Омской, Тверской, Челябинской и Костромской областях.

По опыту работы с регионами инициаторами создания таких норм могут выступать органы развития строительного комплекса региона с опорой на свои проектные организации, технические университеты и строительные компании или региональные энергетические комиссии.

Какое влияние имеют эти нормы на внедрение новых технологий

Основное влияние новых норм заключается в стимулировании рынка новых энергосберегающих технологий. Переход на повышенную теплозащиту зданий возможно осуществить либо за счет использования эффективных теплоизоляционных материалов, либо за счет применения новых технологий создания ограждающих конструкций или за счет того и другого. Однако для достижения успеха на рынке новых энергосберегающих технологий часто требуется длительное время. Причинами замедления процесса зачастую являются недостаток надежной информации, инерция производителей и несовпадение интересов различных групп лиц.

Западный опыт показывает, что для интенсивного внедрения новых норм используются так называемые проекты поддержки норм. Группы, работающие по этим проектам, проводят исследования, готовят необходимую информацию, отвечают на широкий круг вопросов, обеспечивают базу данных и информацию через компьютерную систему Интернет. Эти группы также способствуют принятию новых норм на региональном уровне, сводят частные группы с экспертами для решения возникающих проблем, разрабатывают планы по обучению, находят нужные ресурсы и осуществляют обучение. Такие группы разрабатывают пособия, руководства и другие вспомогательные документы, участвуют в выставках и конференциях. Откуда они получают финансирование на эти работы? Частично от федерального правительства, частично от региональных правительств, в основном от альянсов производителей новых технологий, которые заинтересованы в новых нормах.

Например, в США альянс под общим названием "Сбережение энергии", образуют представители отдельных отраслей промышленности с целью содействия внедрению своей продукции. Такой альянс имеет уже 20-летний опыт совместной деятельности фирм. Он образовал специальный фонд для инвестиций по энергетической эффективности. Он также устанавливает связь между потребителями и производителями, стимулирует разработку законодательства, нормирования, способствует преодолению возникающих барьеров по внедрению новых технологий.

Одним из ярких примеров деятельности альянса является программа внедрения энергоэффективных окон, начатая в 1997 г. Эта программа объединяет более 40 компаний, производящих оконную продукцию, лабораторию Лауренц Беркелей и Департамент энергетики США. Цель программы - увеличить рынок сбыта таких окон в 2 раза.

Производители часто жалуются, что внедрение новых норм требует много средств на исследования, разработки и переоборудование предприятий. В результате этого внедрение новых норм задерживается или оказывается неполным. Западный опыт показывает, что для преодоления таких затруднений необходимо создание условий для уменьшения стоимости и снижения финансового риска при переходе к новым технологиям. С этой целью в Скандинавских странах и в США имеется успешный опыт создания так называемых программ преобразования рынка, где правительство и поставщики энергии при участии производителей энергопотребляющего оборудования управляют такими программами совместно. Основная цель таких программ - создание условий для уменьшения стоимости и снижения финансового риска при переходе к новым энергосберегающим технологиям.

Обозреватель Строительства

Как работают эти программы?

Ведомства, регион или группы фирм заказывают большое количество новых энергоэффективных изделий еще до их появления на рынке. При этом они разрабатывают технические условия, которым эти изделия должны соответствовать. Согласно такому заказу, различные производители на конкурсной основе создают образцы этих изделий. Затем выбирается производитель или производители наилучшего изделия, который или которые будут иметь гарантированный сбыт своей будущей продукции. В результате конкуренция производителей приводит к появлению новых технологий и снижению стоимости изделий. Выигравший конкурс имеет гарантированный возврат своих инвестиций в новые технологии. Потребитель получает эффективные недорогие изделия в соответствии со спецификациями. Новые изделия начинают завоевывать рынок. Продолжается дальнейшая конкуренция и технический прогресс.

Какие основные конструктивные решения наиболее перспективны?

Основным направлением, удовлетворяющим требованиям измененных норм, являются слоистые ограждающие конструкции с эффективными теплоизоляционными материалами. США, Скандинавские страны и Европа имеют успешный опыт применения таких конструкций. В результате создаются более дешевые, чем традиционные, ограждающие конструкции.

Одним из возможных направлений повышения теплозащиты при неизменной толщине стен (и существующего парка металлических форм) является переход предприятий крупнопанельного домостроения с однослойных панелей на трехслойные на гибких связях с плитным утеплителем из пенополистирола посредине. При этом у проектировщиков имеется реальная возможность проектировщиков уложиться в существующую градацию металлических форм: 300, 350, 400 и 450 мм.

Другим эффективным направлением являются кирпичные трехслойные стены с гибкими связями в каркасных зданиях. В качестве утеплителя используется либо пенополистирол, либо минераловатные плиты.

Однако наиболее перспективными являются двухслойные ограждающие конструкции с несущим и теплоизоляционным слоями. Эти конструкции могут изготавливаться как индустриально, так и на стройплощадке. Применение наружной теплоизоляции на вновь строящихся зданиях имеет свою специфику, которая отличается от применения ее на реконструируемых зданиях. Одним из важных вопросов является правильное размещение пароизоляционных слоев.

Из теплоизоляционных материалов наиболее подходящим для данного способа является плитный пенополистирол, отличающийся стабильностью формы и размеров, хорошими адгезионными свойствами поверхности к клеящим материалам и мастикам. Главным препятствием применения пенополистирола в наружной теплоизоляции является его огнестойкость.

Даже самозатухающие марки материала не обеспечивают требуемой пожаробезопасности без принятия специальных защитных мер. К таким относятся применение несгораемых облицовочных покрытий, устройство разрывов по полю утеплителя из несгораемых теплоизоляционных материалов. Известно, что, согласно противопожарным требованиям, разрешается применение плитного пенополистирола снаружи для зданий не выше трех этажей.

По сравнению с пенополистиролом минераловатные плиты являются несгораемыми и, следовательно, в этом отношении более предпочтительными для ограждающих конструкций. Для обеспечения прочностных характеристик и долговечности теплоизоляционного слоя применяются плиты повышенной жесткости (прошивные маты) или специальные плиты, волокна в которых должны располагаться перпендикулярно к наружной поверхности. В этом случае предотвращается расслоение плит и обрушение наружного облицовочного слоя. При таком расположении волокон теплопроводность плит снижается незначительно. По сравнению с плитным пенополистиролом у минераловатных изделий более низкая сжимаемость, но более высокая гибкость, способность принять форму утепляемой поверхности.

Одним из перспективных направлений является домостроение из монолитного бетона с последующим монтажом наружной теплоизоляции.

Вэтой связи не следует делать вывод о прекращении использования легких и ячеистых бетонов. Их применение эффективно при создании ограждающих конструкций с термовкладышами из эффективных теплоизоляционных материалов либо двухслойных ограждающих конструкций, где внутренний слой следует проектировать из легкого или ячеистого бетона, а наружный слой - из эффективных теплоизоляционных материалов.

ВМоскве наибольшее распространение получили следующие типы ограждающих конструкций:

-трехслойные железобетонные на гибких связях или шпонках с утеплителем из пенополистирола;

-трехслойные с кирпичной кладкой на этаж со средним слоем из пенополистирола или стекловаты

Обозреватель Строительства

игибкими связями наружных слоев;

-двухслойные из ячеистого бетона с укладкой на этаж и утеплителем снаружи из минплиты;

-двухслойные монолитные железобетонные с утеплителем снаружи из минплиты.

Изменения СНиП стимулировали внедрение на российском рынке новых энергоэффективных технологий изготовления как светопрозрачных, так и непрозрачных ограждающих конструкций.

Наиболее ярким примером являются новые технологии производства окон в пластмассовых переплетах и стеклопакетов из К-стекла (стекла с селективным покрытием). Так, например, в Москве свыше 1 млн кв. м массового жилищного строительства возводится с окнами в пластмассовых переплетах и стеклопакетах. Окна в пластмассовых переплетах по сравнению с деревянными обеспечивают более высокие теплозащитные свойства, требуемую воздухопроницаемость и поэтому являются перспективными для строительства зданий с эффективным использованием тепловой энергии. Однако необходимы их конструктивные доработки применительно к российским условиям. В первую очередь к ним следует отнести увеличение толщины рам, улучшение конструкции примыкания рамы к стене, правильное размещение рамы по сечению стены и обеспечение контролируемого воздухопритока. Такие доработки уже проведены в фирме "КВЕ" и ее российских дочерних компаниях.

Другим примером новых технологий является производство навесных панелей "Полиалпан" по немецкой технологии из твердого пенополиуретана, заключенного с лицевой стороны в оболочку из штампованного алюминиевого листа толщиной 0, 5 мм, а с внутренней стороны - в алюминиевую фольгу толщиной 0, 05 мм, предназначенных для внутренней и наружной теплоизоляции стен. Эта навесная система крепится "на относе" как к существующим, так к и вновь возводимым зданиям. По данным ЦНИИЭП жилища, панели толщиной 25 мм обеспечивают приведенное сопротивление теплопередаче 0,

82, а толщиной 50 мм - 1, 5 м2 '°С/Вт. При использовании этих панелей со стороны фасада должна быть обеспечена вентиляция воздушной прослойки, в противном случае необходимы меры по предотвращению увлажнения внутри прослойки.

Представляет интерес производство модульных самонесущих термоструктурных панелей из пенополистирола с огнезащитными облицовками системы "Радослав" для малоэтажного домостроения, а также легко возводимых зданий гражданского и промышленного назначения. По данным фирмы, при

толщине панелей 140 мм приведенное сопротивление теплопередаче по данным фирмы равно 4, 7 м2 '°С/ Вт. Бригада из четырех человек собирает двухэтажный жилой дом площадью 300 кв. м за две недели.

Интересным примером является строительство малоэтажных так называемых канадских домов с несъемной двусторонней армированной опалубкой из пенопластовых блоков (пенополистирол "Стиропор") и средним монолитным слоем из легкого бетона. Смонтированная из таких блоков полая стена заполняется затем легким бетоном. Таким образом, в ходе одной технологической операции сооружается монолитная бетонная стена, обрамленная с внутренней и наружной сторон оболочкой из пенополистирола. По данным фирмы, стандартная стена при толщине 250 мм без наружной и внутренней

отделки имеет приведенное сопротивление теплопередаче, равное 3, 57 м2 -°С/Вт. Производство блоков опалубки и возведение таких зданий осуществлено в г. Омске.

Представляет интерес теплоотражающая изоляция пенофол, выпускаемая заводом ЛИТ. Материал представляет собой тонкий теплоизоляционный слой 2-10 мм пенополиэтилена с односторонним или двусторонним фольгированием. Такая теплоизоляция может успешно работать при наличии воздушной прослойки, поскольку только в этом случае может быть задействован лучистый механизм теплопередачи. По сравнению с обычной замкнутой воздушной прослойкой без фольги воздушная прослойка, ограниченная с пенофолом, увеличивает термическое сопротивление в 2 раза.

На территории России налажено производство теплоизоляционных материалов, соответствующих по качеству лучшим мировым стандартам. Так, например, недалеко от Санкт-Петербурга предприятием "Флайдерер-Чудово" выпускается несколько типов стекловатных изделий по немецкой технологии, а под Москвой совместным предприятием в г. Железнодорожный налажено производство всех необходимых типов минераловатных изделий по датской технологии.

Какие достигнуты конечные результаты?

Реальный переход на новые конструктивные решения, технологии и строительные материалы, являющийся результатом введения в действие новых норм и стандартов, обычно отстает на 2-3 года от момента их утверждения. В настоящее время можно констатировать, что ввод в действие в 1995 г. нового СНиПа по строительной теплотехнике и сопутствующих альбомов технических решений энергоэффективных наружных стен зданий, отвечающих новым теплотехническим требованиям, позволил через 2 года повсеместно начать внедрение новых энергоэффективных ограждающих конструкций.

Перевод домостроительных комбинатов (ДСК) на выпуск трехслойных стеновых панелей взамен

Обозреватель Строительства

однослойных уже осуществлен в Республике Бурятия, Краснодарском и Красноярском краях, Воронежской, Кемеровской, Ленинградской, Новосибирской, Орловской, Белгородской, Тульской, Челябинской областях. Всего в настоящее время на выпуск энергоэффективных трехслойных панелей для многоэтажных зданий переведены ДСК в 57 из 98 регионов РФ. Следует отметить, что выпускаемые прежде однослойные ограждающие конструкции (стеновые панели) не могут удовлетворить требованиям СНиП в большинстве регионов страны, если не создавать излишне толстые стены.

Можно также констатировать, что Москва уже в полном объеме перешла на строительство зданий в соответствии с новыми требованиями МГСН и СНиП по строительной теплотехнике. На перестройку московской строительной индустрии, включая совместные с иностранными компаниями производства, потребовалось около трех лет. По данным Москомархитектуры, энергоэффективность новых разработок в проектах 1997 г. по сравнению с массово применявшимися ранее проектами-аналогами составила: по жилым блок-секциям серии П44М - 23-24; по жилым блок-секциям серии ПЗМш - 25-26; по жилым домам серии Мб "ЭКО" (монолитные) - 18-20; по жилым домам серии Пд4 - около 20%.

Москва потребляет около 26 ТВт-ч тепловой энергии в год. В прошлом году Москва возвела свыше 3 млн

м2 жилья, что означало бы рост конечного энергопотребления 1, 1 ТВт'Ч (при расчетных условиях). Если бы Москва не перешла на новые нормы, то средний рост конечного энергопотребления составил бы 1, 4 ТВт*ч. Таким образом, энергосберегающий эффект за год составил 0, 3 ТВт-ч за год, или около 1%, и за 3 года активного действия норм 1, 8 ТВт*ч, или около 7% от общего годового энергопотребления зданиями Москвы, или 18 млн долл. США. Это снижение энергопотребления в зданиях привело также к снижению выбросов в атмосферу двуокиси углерода за этот же период на 240 тыс. т.

Какие проблемы возникли при внедрении изменений?

Успешному внедрению энергоэффективных технологий и энергосбережению препятствуют следующие особенности российской практики проектирования и строительства:

-привычка использовать традиционные конструкции и материалы;

-некоторые положения СНиП, например расчетные характеристики строительных материалов;

-российские климатические условия, когда некоторые конструкции, апробированные на Западе, непригодны в наших условиях;

-качество строительных работ, когда от технологии производства работ зависит конечный результат;

-уровень культуры эксплуатации зданий в России;

-поведение жильцов, мало заинтересованных в практическом энергосбережении;

-социальный фактор, когда необходимо строить более дешевое жилье.

Другим примером новой возникшей проблемы являются окна в пластмассовых переплетах, из-за излишне высокой герметичности которых не обеспечивается необходимый воздухообмен в помещениях с естественной вентиляцией. Чтобы избежать этого противоречия, необходимо осуществлять периодическое проветривание. Нормируемый воздухообмен может быть достигнут открыванием окна на 5-10 мин, что не несет большие теплопотери, так как за это время практически не происходит охлаждения конструктивных элементов помещения. Также возможна организация регулируемого притока, например устройство вентилируемых отверстий в пластмассовых переплетах фирмы "КВЕ".

Реконструкция существующего фонда зданий

Огромные резервы в достижении энергосберегающего эффекта в строительном секторе заключены в существующем фонде зданий России, где построено огромное количество многоэтажных и индивидуальных жилых зданий. Уровень теплозащиты этих зданий существенно ниже, чем современные требования, предъявляемые к сопротивлению теплопередаче ограждающих конструкций отапливаемых зданий. В основном в построенных зданиях средней полосы России сопротивление теплопередаче стен

равно 0, 9 -1, 1, окон - 0, 39-0, 42, покрытий около 1, 5 м2-°С/ Вт. В настоящее время требуемые значения

Роге° увеличены: для стен - до 3 - 3, 5, для окон - до 0, 55 - 0, 6, для покрытий - до 4, 5 - 5 м2-°С/Вт. Такое увеличение теплозащиты существующих зданий позволит снизить их энергопотребление на 40%.

Процесс реконструкции жилого фонда диктуется развитием массового многоэтажного строительства в России. Первые массовые застройки наших городов осуществлялись пятиэтажными жилыми домами, они эксплуатируются уже 30-50 лет. Обследования показали, что большинство зданий первых массовых серий имеют недостаточную теплоизоляцию чердачных перекрытий. Окна находятся в очень плохом состоянии. Многие пятиэтажные дома оказались недолговечными и требуют сноса или существенной реконструкции. Во многих городах разработаны различные варианты реконструкции пятиэтажных домов и реализованы пилотные проекты.

Интересен опыт реконструкции таких зданий, осуществляемых в г. Лыткарино Московской области.

Обозреватель Строительства

Отличительной особенностью их реконструкции является устройство мансардных этажей на месте холодных чердаков, что обеспечивает получение дополнительной жилой площади повышенной энергоэффективности. Установлено, что устройство мансардного этажа по сравнению с надстройкой обычного этажа снижает энергопотребление новых помещений на 30-40%. Утепление мансардных этажей осуществляется минераловатными или стекловолокнистыми плитами. Для обеспечения естественного освещения устраиваются мансардные окна с наклонным остеклением. Для утепления существующих стен реконструируемых домов в Лыткарино применены пенополистирольные плиты, которые для обеспечения пожарной безопасности имеют вставки из минераповатных плит в зоне стыков стеновых панелей и по периметру оконных проемов.

В настоящее время приближается второй этап реконструкции жилого фонда в городах России. Первые 9-этажные жилые дома были построены в 60-х годах и также требуют существенной реконструкции для продолжения нормальной эксплуатации в XXI веке. Особенностью этих домов является наличие во многих из них теплых чердаков, которые должны реализовывать частичную утилизацию тепла выбрасываемого внутреннего воздуха. Однако эффективность работы этих систем снижается из-за сложного процесса аэродинамики удаляемого воздуха, наличия застойных зон в объеме чердака. Кроме того, в верхних этажах в результате "опрокидывания" удаления воздуха нарушается вентиляция помещений. Некоторые проекты предусматривают устройство принудительной вентиляции восьмых и девятых этажей, однако на практике это реализуется очень редко. Поэтому при разработке проектов реконструкции этих зданий следует уделить внимание совершенствованию работы систем естественной вентиляции. Сюда относится также необходимость установки окон с различным уплотнением в зависимости от этажности вентилируемых помещений.

Наиболее эффективными средствами повышения уровня теплозащиты реконструируемых жилых зданий являются:

-при реконструкции стен - наружная теплоизоляция с применением эффективных теплоизоляционных материалов. При этом обеспечивается существенное повышение теплотехнической однородности наружных ограждений, простота конструктивных решений дополнительной теплозащиты, возможность утепления зданий без выселения жильцов, сохранение существующей полезной площади, существенное улучшение температурно-влажностного режима существующих наружных ограждений;

-при реконструкции окон - замена двойного остекления в раздельных или спаренных переплетах на остекление с применением двухкамерных стеклопакетов или однокамерных стеклопакетов с теплоотражающим покрытием и заполнением внутренней полости аргоном в одинарных деревянных или пластмассовых переплетах. Такие заполнения окон обеспечивают требуемый уровень теплозащиты светопроемов, повышают их светоактивность, шумозащитные качества. Хорошая герметичность всех примыканий новых конструкций окон снижает их воздухопроницаемость, что положительно влияет на энергосбережение, однако при чрезмерной герметизации может приводить к нарушению влажностного режима наружных ограждений, приводящему к выпадению конденсата на внутренней поверхности ограждений с последующим образованием плесени и других неприятных явлений. Кроме того, повышенная герметичность требует решения вопроса вентиляции помещений, которая в существующих зданиях осуществляется за счет поступления наружного воздуха через неплотности оконных заполнений (естественная вентиляция помещений). Эти особенности новых окон требуют при разработке проекта реконструкции зданий предусматривать специальные вентиляционные устройства в наружных ограждениях или разрабатывать систему принудительной вентиляции здания;

-при реконструкции горизонтальных ограждений (покрытий, чердачных и цокольных перекрытий)

-применение эффективных теплоизоляционных материалов (минераловатных и стекловолокнистых изделий), укладываемых на поверхность существующих покрытий и чердачных перекрытий, а в случае цокольных перекрытий - размещаемых в пространстве между полом и несущими конструкциями или закрепляемых на потолке подвальных помещений и подпольных пространств.

При увеличении теплозащиты стен имеются попытки применения теплоизоляции с внутренней стороны помещений. К такому способу следует относиться с большой осторожностью по следующим теплофизическим причинам. Вследствие разности парциальных давлений водяного пара с наружной и внутренней стороны в зимний период парообразная влага движется через ограждающую конструкцию наружу. Если на своем пути эта влага после прохождения через паропроницаемые слои теплоизоляции наталкивается на более плотные слои, то возможно накопление влаги в теплоизоляционном слое с последующим ухудшением его теплоизоляционных свойств и возможным появлением на внутренней поверхности стен грибка. Кроме того, основная часть стены после такой реконструкции будет работать в более невыгодных температурных условиях. Чтобы избежать такого явления, необходимо устройство

Обозреватель Строительства

надежного пароизоляционного слоя на внутренней поверхности ограждающей конструкции, что практически очень трудно сделать.

Для повышения уровня энергосбережения зданий при реконструкции жилых зданий следует остеклять балконы и лоджии, устанавливать устройства автоматического закрывания входных дверей и дверей выхода на чердак с повышением герметичности их притвора, устройства тамбуров при их отсутствии в реконструируемых домах.

Большой эффект может быть получен за счет реконструкции систем отопления, но этот вопрос является предметом отдельной статьи.

Каковы дальнейшие перспективы совершенствования нормативной базы по проектированию и строительству зданий с эффективным использованием энергии?

Внедрение новых нормативных требований измененного в 1995 и 1998 гг. СНиП по строительной теплотехнике осуществляется успешно. Внедрение первого этапа повышения уровня теплозащиты уже завершено. Новые нормативные требования заставили проектировщиков по-новому оценить конструкции применявшихся ранее ограждающих конструкций и разработать принципиально новые. Однако методология теплотехнического проектирования по существующему СНиПу в настоящее время морально устарела, поэтому возникла необходимость в разработке нового СНиП, построенного по новым принципам нормирования.

Известно что, Федеральный закон РФ "Об энергосбережении" (No 28-ФЗ от 03. 04. 96) зафиксировал положение о необходимости включения в государственные стандарты на материалы и конструкции показателей их энергоэффективности, контролируемых сертификационными испытаниями. При потреблении энергетических ресурсов показатели их эффективного использования, а также показатели расхода энергии на обогрев, вентиляцию, горячее водоснабжение и освещение зданий должны включаться

всоответствующую нормативно-техническую документацию. Такие требования не были предусмотрены в разработанных до принятия этого закона федеральных и региональных нормах.

Целью уже разработанного совместно с Госстроем России проекта новых федеральных норм по теплозащите зданий является стимулирование проектирования зданий с меньшим энергопотреблением за счет комплексного подхода и задействования ранее не учитываемых факторов. Отличительные черты этого проекта норм заключаются в:

-переходе на новый принцип нормирования по эксплуатационным характеристикам здания и, в связи с этим, в создании новой структуры документа;

-системном подходе к рассмотрению здания как единой энергетической системы;

-внедрении новых показателей, связанных как с геометрией здания, так и с более детальным учетом его энергобаланса;

-использовании дополнительных, не учитываемых ранее показателей при разработке проекта

здания;

-стимулировании более качественного проектирования, включающего приемы эффективного использования энергии;

-внедрении энергетического паспорта, подтверждающего соответствие проекта требованиям нормативного документа.

Необходимо отметить, что этот принцип уже апробирован в московских городских нормах. На аналогичный новый принцип нормирования удельного энергопотребления зданий уже перешли в Германии (с 1995 г. ), в Дании (с 1995 г. ), в Нидерландах (с 1996 г. ), в некоторых штатах США и частично

вКанаде (с 1998 г. ).

Основным критерием при строительстве зданий с эффективным использованием энергии в России предложено удельное энергопотребление на отопление здания по отношению к градусосуткам отопительного периода (исключающее учет разнообразия климатических условий России). Эта величина

может быть представлена в виде Вт*ч/(м2 *0С *сут) или Вт*ч/(м3*°С*сут). Вторым критерием являются требования по оптимальным параметрам теплового комфорта согласно новому ГОСТу - требования по результирующей температуре помещения и локальной асимметрии результирующей температуры на границе обслуживаемой зоны. Для неоднородных ограждающих конструкций дополнительным требованием должно быть недопущение выпадения конденсата на внутренней поверхности в местах теплопроводных включений. При этом отпадает необходимость в жестком поэлементном нормировании сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций, однако необходимо установить их минимальные значения, например, не ниже первого уже достигнутого этапа внедрения действующего СНиПа.

При этом для преемственности сохраняется и старый принцип нормирования теплозащиты отдельных

Обозреватель Строительства

элементов ограждающих конструкций зданий. Выбор метода предоставляется заказчику и проектировщику.

Другой особенностью проекта новых норм является введение энергетического паспорта здания, предназначенного для контроля качества проектирования здания и последующего его возведения и эксплуатации. Энергетический паспорт предполагается использовать как при разработке проекта здания, так и при контроле соответствия проекта требованиям норм. Кроме того, он дает потенциальным покупателям и жильцам конкретную информацию об ожидаемой энергетической эффективности здания. В менее энергоэффективных зданиях возрастают платежи за реальное энергопотребление в сравнении с требованиями. Следовательно, Энергетический паспорт является обосновывающим документом для экономического стимулирования энергосбережения (льготное налогообложение, кредитование, дотации и др. ) и объективной оценки стоимости здания на рынке жилья.

Каково значение новых норм для различных участников строительного процесса и жителей России?

Для проектировщиков новые нормы предоставят возможность учета дополнительных факторов и использования компьютерных технологий при проектировании. Тем самым будет обеспечена большая гибкость при проектировании по сравнению с прежним предписывающим подходом, существенно ограничивавшим творческую свободу проектировщиков. При новых нормах в проекте здания могут быть в большей степени использованы современные архитектурные формы, энергоэффективные строительные технологии и материалы, новое инженерное оборудование, положительно влияющее на эффективное использование энергии.

Для руководителей федерального и регионального стройкомплекса и руководителей строительных компаний новые нормы устанавливают критерии, на которые необходимо ориентировать развитие эффективных строительных технологий и строительной индустрии.

Для домовладельцев и эксплуатирующих организаций новые нормы будут являться документом, который требует, чтобы вновь возводимые и реконструируемые здания эффективно использовали энергию. Следовательно, эти здания в долговременной перспективе приведут к меньшим энергетическим затратам при более высоких показателях теплового комфорта и меньших денежных расходах за тепловую энергию.

Для жителей России эффективное использование энергии означает меньшие денежные затраты, сбережение ценных невозобновляемых энергоресурсов для следующих поколений и значительное улучшение окружающей среды за счет снижения выбросов в атмосферу двуокиси углерода, серы и других вредных веществ.

Заключение

Следует отметить, что внедрение новых норм дает следующие преимущества:

-новый принцип нормирования облегчает проблему внедрения второго этапа СНиП по строительной теплотехнике при обеспечении намеченного федеральными нормами энергосберегающего эффекта;

-создаются условия для внедрения новых современных энергоэффективных технологий и строительных материалов, а также эффективного отопительно-вентиляционного оборудования и систем его управления;

-впервые в нормативном документе установлена взаимосвязь между несколькими специальностями: теплозащитой здания, отоплением, вентиляцией и теплоснабжением, обеспечивая комплексный подход при решении проблем энергосбережения;

-создается возможность при проектировании достичь заданного энергосберегающего эффекта за счет архитектурных форм здания и различных комбинаций как отдельных элементов теплозащиты, так и систем обеспечения микроклимата внутри помещений, т. е. за счет повышения качества проектирования и применения компьютерных технологий;

-переход на принцип нормирования эксплуатационных энергетических характеристик стимулирует создание нового архитектурного облика зданий с использованием энергоэффективных компоновок;

-достижение во вновь возводимых и реконструированных зданиях 40%-ного энергосберегающего эффекта по сравнению с нормами до 1995 г. и к 20%-ного энергосберегающего эффекта по сравнению с нормами до 2000 г.

НИИ строительной физики РААСН: Ю. Матросов, И. Бутовский