Лекция №9. Сравнительный анализ энергосберегающих решений в строительстве. Перспективы строительства энергоэффективных зданий в Республике Беларусь.

Лекция №9. Сравнительный анализ энергосберегающих решений в строительстве. Перспективы строительства энергоэффективных зданий в Республике Беларусь.

Основные особенности строительства энергоэффективных зданий в Республике Беларусь.

Следует отметить, что здания нового поколения не однотипные. Они имеют разные конструктивные системы, что позволяет получить ценный опыт их проектирования и строительства с использованием различных материалов и технологий. Благодаря энергосберегающим решениям общим для всех являются низкие затраты тепловой энергии на отопление.

Проектирование энергоэффективных домов – сложнейший процесс, в ходе которого необходимо учитывать взаимодействие множества порой противоречивых факторов. А при их возведении особенно важно не допустить даже самого незначительного отклонения от технологий строительства. Цена ошибок велика, и они, к сожалению, случаются. Практика нуждается в строго определенных правилах проектирования, типовых технических и проектных решениях, в том числе для инженерных систем.

Первым энергоэффективным домом в РБ был дом в г.Минске по ул.Притыцкого. При возведении экспериментального дома в Минске были отработаны технические решения по снижению уровня затрат тепловой энергии на его отопление до 30кВтч/м² в год без изменения существующих планировочных решений здания серии 111-90 МАПИД и без модернизации технологического оборудования на предприятии.

В данном строении сконцентрированы новейшие научные и практические результаты, обеспечивающие трехкратную экономию энергозатрат по сравнению с другими новыми зданиями, в том числе:

· новый принцип воздухообмена в жилых помещениях на основе квартирных систем принудительной приточно-вытяжной вентиляции с механическим побуждением и рекуперацией тепла вентвыбросов с эффективность возврата тепла более 85%;

· окна нового поколения для заполнения светопрозрачных проемов с сопротивлением теплопередаче R=1,2м² ̊С/Вт, разработанные НИПТИС на основе композитного профиля (дерево-пенополиуретан-дерево) и и двухкамерного стеклопакета с двумя низкоэмиссионными стеклами и аргоновым заполнением;

· неоднородное по контуру здания утепление оболочки, позволившее уменьшить разницу в потреблении тепловой энергии для квартир, расположенных в различных его частях, включая торцы и верхние этажи;

· стеновые панели с увеличенным сопротивлением теплопередаче в среднем от значения 3,2 м² ̊С/Вт, в середине фасада до 5,2 м² ̊С/Вт;

· отопление с горизонтальной разводкой, позволившее создать автономную автоматизированную систему регулирования режима подачи тепла и воздухообмена с автоматическим климат-контролем в каждой квартире с индивидуальным управлением и учетом;

· система автоматического контроля функционирования квартирных блоков управления, обеспечивающая регистрацию параметров микроклимата, режимов работы вентиляторов и подачи тепла, а так же аварийные ситуации в индивидуальных блоках.

Гродно стал первым из областных городов, в котором появился второй в республике энергоэффективный 69-квартирный дом, потребляющий 39 киловатт/часов тепловой энергии на 1м². В отличие от панельного минского он возведен из мелкоштучных материалов. Опытом энергоэффективного строительства в Гродно стало то, что использование газосиликатных блоков позволило еще в 90-х гг. при норме для наружных ограждающих конструкций R=2,0 м² ̊С/Вт добиться результата для наружных стен R=2,6 м² ̊С/Вт. В числе энергосберегающих мероприятий гродненцы активно используют массовое строительство зданий с ограждающими конструкциями, в 2 раза превышающими нормативные требования по теплозащите, применяют меры по удалению влаги из утеплителя крыш, практикуют переход на индивидуальные тепловые пункты в микрорайонах, строительство домов с поквартирной разводкой систем отопления, а также занимаются массовым внедрением поквартирных отопительных агрегатов, а в общественных зданиях – систем рекуперации и возврата тепла из удаляемого воздуха, проводят опытное строительство жилья с рекуперацией систем вентиляции и др.

В массовом строительстве в настоящее время наибольшим спросом пользуются панельные здания по причине их сравнительной дешевизны и высокой скорости строительства. Поэтому с точки зрения тиражирования решений энергосберегающего строительства, панельные здания представляют собой наиболее привлекательный объект для создания массового энергоэффективного жилья.

Институтами «Гродногражданпроект», «Гомельгражданпроект», и «Витебскгражданпроект» при участии и научном сопровождении НИПТИС разработаны проекты энергоэффективных зданий для строительства в Гомеле, Гродно и Витебске (таблица 9.2).

 

Населенный пункт	Конструкция наружных стен жилого дома	Год постройки	Этажность	Кол-во квартир	Общая площадь здания	Удельный расход тепловой энергии на отопление , кВт∙ч/(м2год)	Тип кухонных плит
Стандарного (аналогич-ного)	Энергоэф-фективного
Витебск	Из штучных материалов					94,18	22,36	газ.
				21,53	газ.
Гродно	Из железобетонных панелей и штучных материалов					94,18	29,28	газ.
Гродно	Из штучных материалов		9-11			82,55	30,40	эл.
Минск	Из многослойных панелей					85,91	27,40	эл.

 

Таблица 9.2. Характеристики энергоэффективных жилых зданий.

 

Для всех типов зданий характерны следующие особенности:

-неравномерность утепления оболочки здания;

-использование окон нового поколения с сопротивлением теплопередаче более 1 м² ̊С/Вт;

-индивидуальные системы механической управляемой вентиляции с рекуперацией тепла вентиляционных выбросов.

Если рассматривать преимущества и недостатки рассмотренного энергоэффективного дома, то нужно отметить, что, прежде всего, конструкция данного дома соответствует всем современным нормам ТНПА. Среди недостатков конструкции можно отметить:

- сложность возведения стен такого типа;

- отсутствие всех необходимых материалов отечественных производителей;

- отсутствие приточно-вытяжной системы с рекуперацией воздуха, которая позволила бы сэкономить больше тепла.

Среди преимуществ конструкции следует отметить следующие:

- благодаря использованию в конструкции стен газосиликатных блоков, улучшаются не только теплофизические характеристики конструкций, но и заводы по их изготовлению работают на полную мощность. Тем самым осуществляется политика импортозамещения в Республике Беларусь;

- благодаря использованию облицовочного кирпича разного цвета здание становится архитектурно выразительным, срок эксплуатации до капитального ремонта продляется, исчезают проблемы, связанные с покраской фасадов, которые возникают при использовании легкой штукатурной системы утепления наружных стен здания;

- проектируемое здание небольшой этажности (5 этажей) – новый опыт проектирования энергоэффективных зданий небольшой этажности. Разработанные ранее конструкции в основном запроектированы 10 этажными и имеют соответственно другие показатели по энергоэффективности.

Таким образом, следует отметить, что здания неоднотипны, но опыт, наработанный при строительстве и проектировании каждого из них, дает огромный толчок в развитии направления энергосбережения в целом, помогает проектировщикам еще на стадии проектирования попытаться избежать ошибок и использовать все преимущества предложенных концепций.

 

2. Перспективы строительства.

На основе накопленного опыта в Республике Беларусь разработана и функционирует «Комплексная программа по проектированию, строительству и реконструкции энергоэффективных жилых домов» с поэтапным расширением энергоэффективного строительства в стране с выходом на 100%-е строительство энергоэффективных зданий в 2015 году. Одновременно принято решение об организации в стране выпуска комплектующих изделий для обеспечения необходимых объемов строительства энергоэффективных зданий.

Согласно данных приведены характеристики Комплексной программы строительства энергоэффективных зданий в Республике Беларусь на рис.9.1.

 

Рис. 9.1. Перспективы объемов застройки энергоэффективных зданий до 2020 года.

Благодаря таким темпам развития строительной отрасли, а в частности направления энергосбережения, государство получает существенную экономию энергии. На рис. 9.2 представлен график экономии энергии в целом в строительной отрасли на ближайшие годы и в перспективе до 2020 года.

 

Рис. 9.2 График экономии энергии в строительной отрасли с 2009 по 2020 годы

1 – потребление топлива при обычном строительстве;

2 – потребление топлива с учетом энергоэффективного строительства;

3 – потребление топлива с учетом энергоэффективного строительства и введением новых нормативных требований к значениям сопротивления теплопередаче;

В целях перехода на строительство энергоэффективных жилых домов необходимы освоение новых технологий и подготовка производственной базы для выпуска современных конструкций, материалов, изделий и инженерного оборудования. Жилье нового поколения – прежде всего новые технологии, стандарты, оборудование. Громадная ответственность за грамотное и качественное воплощение проектов энергоэффективных зданий ложится на строительные организации. Им предстоит освоить технологические процессы по повышению герметичности жилых помещений, монтажу дополнительного инженерного оборудования.

При проектировании энергоэффективных домов составной частью проектной документации на строительство, реконструкцию жилых домов должен стать энергетический паспорт жилого дома. Именно он поможет оценить реальный экономический эффект от внедренных мероприятий.

 

Теплоэнергетический паспорт здания.

Общая информация

Дата заполнения (число, месяц, год) Адрес здания Разработчик проекта Адрес и телефон разработчика Шифр проекта

 

Расчетные условия

Наименование расчетных параметров	Обозначе-ние пара-метра	Единица измерения	Расчетное значение
1. Расчетная температура внутреннего воздуха 2. Расчетная температура наружного воздуха 3. Расчетная температура воздуха теплого чердака 4. Продолжительность отопительного периода 5. Средняя температура наружного воздуха за отопительный период 6. Градусо-сутки отопительного периода	tint   text   tc   zht   tht   Dd	̊C   ̊C   ̊C   сут   ̊С   ̊С∙сут

 

Функциональное назначение, тип и конструктивное решение здания

7. Назначение 8. Размещение в застройке 9. Тип 10. Конструктивное решение

Жилое здание Существующая застройка Кирпичное Поперечные несущие стены, скатная кровля, ленточные фундаменты сб. ж/б плиты стендового формования

Геометрические и телоэнергетические характеристики здания

Теплоэнергетические показатели

Энергетические показатели

Наименование показателя	Обозначение и единица измерения	Норматив-ное значе-ние	Расчетное (проект-ное) значение	Фактиче-ское значение
23. Общие теплопотери здания через наружные ограждающие конструк-ции за отопительный период   24. Удельные бытовые теплопоступления   25. Бытовые теплопоступ-ления в здание за отопи-тельный период   26. Требуемое количество тепловой энергии на отопление здания в тече-нии отопительного периода	Qh, МДж   qint, Вт/м2 Qint, МДж   Qhy, МДж

Коэффициенты

Показатель	Обозначение показателя и единица измерения	Нормативное значение показателя	Фактическое значение показателя
27. Коэффициент, зависящий от способа регулирования подачи теплоты в системах отопления   28. Коэффициент учетавлия-ния теплового потока в конструкциях   29. Коэффициент, учитываю-щий дополнительные тепло-потери (теплопотребление)	k   βh

Комплексные показатели

Показатель	Обозначение показателя и единица измерения	Нормативное значение показателя	Фактическое значение показателя
30. Расчетный удельный расход тепловой энергии на отопление здания   31. Нормативный удельный расход тепловой энергии на отопление здания   32. Класс энергетической эффективности   33. Соответствует ли проект здания нормативному требованию   34. Указания о необходимос-ти доработки проекта д/здания	qhdes, МДж/м2 МДж/м3 qhred, МДж/м2 МДж/м3 - - -

Указания по повышению энергетической эффективности

35. Рекомендуется: Экономическое стимулирование
36. Паспорт заполнен Организация Адрес и телефон

Выводы и заключения.

Энергосбережение – это не ограничение потребления энергоресурсов и не экономия ради экономии, а прежде всего высокоэффективное использование энергоресурсов, обеспечение высокорентабельных условий хозяйствования наших предприятий, а также условий для роста благосостояния наших граждан.

Реализация комплексной программы будет способствовать снижению энергопотребления при эксплуатации жилых домов и повышению качества жизни населения за счет обеспечения комфортных условий проживания. Составной частью проектной документации на строительство, реконструкцию энергоэффективных жилых домов должен стать энергетический паспорт жилого дома. Именно он поможет оценить реальный экономический эффект от внедренных мероприятий.

Следует отметить, что повышение сопротивления ограждающих конструкций жилого дома не в полной мере решает проблему энергосбережения при эксплуатации жилищного фонда. Строительная практика последних лет показала, что применение утепленных ограждающих конструкций и окон нового поколения с повышенным термическим сопротивлением обостряет проблему обеспечения качественной воздушной среды в жилых помещениях. При утепленной стене, герметичных оконных конструкциях и герметичной заделке окон в проемах исключается возможность поддержания нормативного уровня воздухообмена в помещениях жилого дома, за исключением случая открывания окон и форточек. Однако при этом теряется смысл в установке герметичных окон с высоким термическим сопротивлением. Система вентиляции в жилых помещениях, базирующаяся на принципе инфильтрации воздуха через окна, в квартирах 1-2 этажей вследствие сильного загрязнения нижних слоев наружного воздуха не обеспечивает качество воздушной среды, необходимый уровень защиты от шума. Кроме этого, при такой системе вентиляции имеет место интенсивный выброс тепла в атмосферу. Это означает, что проблему энергосбережения необходимо решать в комплексе – за счет совершенствования конструктивной системы зданий и применения энергоэффективных инженерных систем и современных систем автоматизации.

Таким образом конструктивно исключена возможность образования мостиков холода, которые являются причиной образования конденсата на внутренней поверхности оконных проемов. С учетом всех конструктивно-технологических решений при проектировании был произведен расчет тепловой защиты проектируемого здания. Согласно нормативных данных, удельный расход тепловой энергии на отопление здания должен быть ниже или равен нормативному значению и определяется путем выбора теплозащитных свойств ограждающих конструкций здания, объемно-планировочных решений, эффективности и метода регулирования используемой системы отопления. Как показал расчет удельный расход тепловой энергии на отопление и вентиляцию составил 52 кВт∙ч/м² при нормативе 53 кВт∙ч/м² для зданий такой этажности и компактности. Поэтому дальнейшее направление работы по совершенствованию показателей энергоэффективности зданий тесным образом должно быть связано не только с повышением соответствующих характеристик ограждающих конструкций, а главным образом с внедрением современных инженерных систем.

Энергоэффективные здания не однотипные, однако среди их есть много общего. Они имеют разные конструктивные, различные системы отопления, но общим для всех являются низкие затраты тепловой энергии на отопление. Именно их многообразие позволяет получить ценный опыт их проектирования и строительства с использованием различных материалов и технологий. Проведенные исследования позволяют сформулировать требования к конструкции и инженерным системам энергоэффективных сооружений с учетом структуры жилого фонда и климатических условий нашей республики. За прошедшее время ученым и производителям удалось достичь определенных результатов, а перед строительной отраслью теперь ставится задача перехода на новые стандарты и ускоренного внедрения лучших разработок в практику.

Подводя итоги, нужно отметить, что развитие энергосберегающих технологий и строительство энергосберегающих домов – одно из ключевых направлений строительной отрасли в целом.

С 2009 года была утверждена Комплексная программа по проектированию, строительству и реконструкции энергоэффективных жилых домов в Республике Беларусь на 2009-2010 годы и на перспективу до 2020 года. Реализация комплексной программы способствует снижению энергопотребления при эксплуатации жилых домов и повышению качества жизни населения за счет обеспечения комфортных условий проживания.

Таким образом, данная политика направлена не только на экономию топливно-энергетических ресурсов государства, но и на улучшение качества жилищно-коммунального фонда в целом. Создание оптимальных условий для функционирования и развития экономики при максимальном эффективном использовании энергоресурсов является высшим приоритетом энергетической политики Республики Беларусь.

В целом, сама проблема экономии ресурсов должна решаться в комплексе. Необходимо создание основополагающей базы знаний, направленных на рациональное использование источников энергии, создание новых технологий и способов не только разумно использовать имеющиеся ресурсы, но и широко использовать возобновляемые источники энергии и энергоемкие технологии.

Если подойти к решению проблемы в комплексе, то можно еще на стадии производства сырья и строительных материалов сэкономить энергетические ресурсы. Благодаря накопленным знаниям в данной области уже на стадии проектирования появится возможность закладывать в проектную документацию качественные строительные материалы. Конечно, необходимо и соответствующий подход при самом процессе строительства объекта, но уже сегодня в нашей стране есть много квалифицированных специалистов, которые используя собственный опыт и знания, решают поставленные задачи.

Совершенствование характеристик энергоэффективного дома продолжается и сегодня. Разработаны рекомендации по проектированию и строительству энергоэффективных жилых домов с учетом конструктивных особенностей и территориального размещения, общие подходы к обеспечению оптимальных параметров при минимально возможных затратах, альбомы типовых решений узлов и конструкций. В данном направлении должны активизировать работу и проектные организации, задача которых обеспечить наиболее качественный продукт. Каждый архитектор имеет право делать свое видение проекта, но прежде обязан глубоко и разносторонне изучить тему. Пока идет наработка опыта и новые типы зданий в стадии освоения, возможны недочеты. Но выявлять и исправлять их следует в ходе научного и экспертного сопровождения, а не во время эксплуатации, когда цена неизмеримо возрастает.

Проектирование энергоэффективных домов – сложнейший процесс, в ходе которого необходимо учитывать взаимодействие множества порой противоречивых факторов. А при их возведении особенно важно не допустить даже самого незначительного отклонения от технологий строительства. Цена ошибок велика, и они, к сожалению, случаются. Практика нуждается в строго определенных правилах проектирования, типовых технических и проектных решениях, в том числе для инженерных систем.

Обмениваясь этим опытом возможно еще на стадии проектирования учесть множество нюансов и избежать ошибок непосредственно при строительстве зданий. Проведенные исследования позволяют сформулировать требования к конструкции и инженерным системам энергоэффективных сооружений с учетом структуры жилого фонда и климатических условий нашей Республики. За прошедшее время ученым и производителям удалось достичь определенных результатов, а перед строительной отраслью теперь ставится задача перехода на новые стандарты и ускоренного внедрения лучших разработок в практику.