Хронология изменений требований к энергоэффективности зданий



1. Введение

«На заседании Комиссии по модернизации и технологическому развитию экономики России в июне 2009 года проблема энергоэффективности и энергосбережения была названа в числе основных стратегических направлений приоритетного технологического развития». [1] Комплекс мероприятий по снижению уровня энергопотребления в процессе эксплуатации здания и созданию внутри него комфортной для человека среды называется «зеленым» строительством. Очевидно, что на сегодняшний день важнейшей задачей является применение «зеленых» принципов для вновь возводимых и реконструируемых зданий. При этом по ряду причин (ограждающие конструкции не отвечают требованиям по теплоизоляции и нуждаются в существенной модернизации, инженерные сети устарели и требуют замены и т. п.) внедрение новых принципов при реконструкции становится более труднодостижимо, чем при новом строительстве.

В советский период массовое распространение получило строительство жилых, общественных и учебных зданий по типовым проектам. В наши дни здания, построенные по серийным проектам 70-х годов, зачастую технически ещё пригодны для эксплуатации, но имеют ряд несоответствий действующим нормам проектирования, в том числе по части уровня энергоэффективности и соответствия стандартам «зеленого» строительства. Соблюдение данных требований в процессе реконструкции позволило бы значительно снизить коммунальные расходы и обеспечить комфортную «устойчивую» среду внутри здания.

Исходя из вышесказанного, очевидно, что для зданий, построенных по типовым проектам 70-х годов, необходима реконструкция в соответствии с действующими в настоящее время нормами.

2. Постановка задачи

Таким образом, цель исследования заключаетсяввыявлении несоответствий требованиям по энергоэффективности зданий, построенных по типовым проектам 70-х годов ХХ века.

Для достижения поставленной цели были проанализированы изменения требований нормативных документов по тепловой защите зданий за указанный промежуток времени.

Основным показателем энергоэффективности здания является удельный расход тепловой энергии на отопление и вентиляцию. На ощущение комфорта в помещении в значительной степени влияет температура поверхностей ограждающих помещение конструкций, которая обусловлена их сопротивлением теплопередаче. Рассмотрим, как менялись требования к данным показателям в нашей стране с 70-х годов ХХ века до наших дней.

Таким образом, основными задачами исследования, исходя из выше указанной цели, являются:

1) анализ обязательных к применению теплотехнических требований.

2) рассмотрение принципов «зеленого» экоустойчивого строительства в части нормативных требований по теплозащите и энергоэффективности здания.

3) разработка рекомендаций по проведенному анализу нормативных документов для реконструкция зданий, построенных по типовым проектам в советское время

3. Описание исследования

27 октября 1971 года ГОССТРОЙ СССР утвердил СНиП II-А.7–71 «Строительная теплотехника». В данном документе определены теплотехнические требования к ограждающим конструкциям вновь возводимых и реконструируемых зданий. Требования данного стандарта учитывались при проектировании зданий с 1971 г. по 1979 г.

Показатель расхода тепловой энергии на отопление и вентиляцию как таковой в СНиП II-А.7–71 не рассматривается. В качестве оценки экономической целесообразности тепловой защиты здания приводится методика экономического расчета сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций. Расчет производится с учетом следующих характеристик:

‒ удельные капитальные вложения в устройство системы теплоснабжения,

‒ годовые удельные затраты на отопление,

‒ нормативный срок окупаемости дополнительных капитальных вложений,

‒ коэффициент теплопроводности материала,

‒ стоимость 1 м³ конструкции.

Также приводится методика расчета целесообразного с экономической точки зрения тепловой защиты здания.

Расчетное значение сопротивления теплопередаче R₀ должно быть не менее нормативного R₀^тр и не менее полученного экономическим расчетом R₀^эк. Нормативное значение сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций определяется по формуле:

,

в которой учитывается расположение наружной поверхности ограждающей конструкции, температура внутреннего воздуха (t_в) и наружного воздуха в зимнее время(t_н), а также нормируемый перепад между этими температурами (Δt_н). Коэффициент n зависит от положения наружной ограждающей конструкции, а α_в — от теплопередачи внутренней поверхности ограждающей конструкции.

14 марта 1979 года Государственным комитетом СССР по делам строительства утвержден СНиП II-3–79 «Строительная теплотехника». Здания, проектируемые с 1979 г. по 2003 г., должны были соответствовать требованиям этого стандарта. В данном документе не изменились требования к расчету сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций с точки зрения экономической целесообразности.

Нормативное сопротивление теплопередаче согласно нормам 1979 г. определяется по той же формуле, что и в СНиП II-А.7–71. Однако изменилась часть значений коэффициентов, используемых при расчете. К примеру, для зданий детских садов нормируемая величина температурного перепада в документе 1971 года для наружных стен составляет 6^оС, для покрытий и чердачных перекрытий — 4^оС. Тот же показатель в документе 1979 года для наружных стен и чердачных перекрытий составляет 4 ^оС, для покрытий — 3 ^оС. Очевидно, что при наблюдаемом в новом стандарте уменьшении ΔT_н увеличивается требуемое значение сопротивления теплопередаче R₀^тр, то есть повышаются требования к теплозащитным характеристикам конструкций.

26 июня 2003 года постановлением Госстроя России утвержден СП 23–02–2003 «Тепловая защита зданий», требования которого являлись обязательными к применению до 2012 г. Документом вводится понятия класса энергоэффективности здания, энергетического паспорта здания и требования по его заполнению. В СП 23–02–2003 впервые приводится методика расчета удельного расхода тепловой энергии на отопление, который оценивается как отношение расхода тепловой энергии в течение отопительного периода к отапливаемому объему здания.

Нормативное значение сопротивления теплопередачи по СП 23–02–2003 вычисляется иначе, чем по предшествующим стандартам:

R₀^норм = R₀^тр * m_p,

где R₀^{тр —} значение сопротивления теплопередаче, принятое с учетом градусо-суток отопительного периода, а коэффициент m_p дает поправку с учетом особенностей региона. Таким образом, в нормативе, принятом в 2003 году, появляются поправки, учитывающие климатические особенности различных районов страны.

В целом, СП 23–02–2003 претерпел значительные изменения по сравнению с предыдущим стандартом по тепловой защите зданий. Благодаря введению новых параметров оценки становится возможным решение вопроса достижения требуемого уровня теплозащиты различными техническими средствами.

30 июня 2012 года Минрегион России утвердил СП 50.13330.2012 «Тепловая защита зданий» в качестве актуализированной редакции СП 23–02–2003. На сегодняшний день требованиями именно этого нормативного документа следует руководствоваться при проектировании. В данном стандарте уточняются требования к классам энергоэффективности здания — помимо основных классов A, B, C, D и Е добавлены подклассы (А+, А++ и т. п.). Изменены требования к отклонению расчетного расхода тепловой энергии от нормируемого для каждого класса. К примеру, по требованиям 2003 года к высокому классу энергоэффективности (В) относили здания, удельный расход тепловой энергии в которых снизился на 10 % в сравнении с нормативным. В стандарте 2012 года требование изменилось с 10 % до 15 %. Также в СП 50.13330.2012 становится более точным расчет удельного расхода тепловой энергии на отопление и вентиляцию — добавляются новые характеристики и коэффициенты. Например, для жилых зданий учитывается наличие поквартирного учета тепловой энергии на отопление. Кроме того, согласно новым требованиям расчет этого параметра становится обязательным.

Формула расчета сопротивления теплопередаче осталась прежней в сравнении с СП 23–02–2003, однако появился ряд дополнений к процессу расчета. Таким образом, расчет становится более точным. Также появляется новая характеристика — комплексное требование к удельной тепловой защите здания, нормативное значение которого принимается в зависимости от градусо-суток отопительного периода для рассматриваемого района строительства и от отапливаемого объема здания.

Таким образом, нормативные требования по теплозащите и энергоэффективности здания, действующие на сегодняшний день, существенно отличаются от применимых в 70-х годах ХХ века. Изменились методики расчета основных оценочных характеристик, появился ряд уточнений — учет климатических особенностей региона, расхода тепловой энергии на отопление и прочих факторов. С одной стороны, требования становятся выше, но с другой появляется вариативность способа достижения соответствия нормативным требованиям.

4. Требования по стандартам «зеленого» строительства

Помимо соблюдения обязательных к применению требований по теплозащите, для реконструируемых зданий, равно как и для вновь строящихся, важно соблюсти принципы «зеленого» экоустойчивого строительства.

14 октября 2011 года решением Совета Национального объединения строителей утвержден стандарт СТО НОССТРОЙ 2.35.4–2011 «Здания жилые и общественные. Рейтинговая система оценки устойчивости среды обитания». Документвводит понятие «устойчивая среда обитания» и устанавливает рейтинговую систему его оценки. Требования данного документа не носят обязательного характера применения, однако их соблюдение ведет к снижению потребления энергетических ресурсов и повышению уровня качества и комфорта зданий. Наиболее значимым критерием оценки является категория «Энергосбережение и энергоэффективность». Её определяют 4 критерия:

‒ расход тепловой энергии на отопление и вентиляцию здания;

‒ расход тепловой энергии на горячее водоснабжение;

‒ расход электроэнергии;

‒ удельный суммарный расход первичной энергии на системы инженерного обеспечения [11].

Расход тепловой энергии на отопление и вентиляцию в данном случае оценивается по снижению расчетного показателя относительно базового. Базовое значение принимается по таблицам В1-В3 в приложении В. Например, для двухэтажного здания ДОУ оно составляет 32,8 Вт*ч/(м²*^оС*сут). Результат сравнивается с удельным проектным значением среднесуточных удельных тепловыделений, разница оценивается в процентном соотношении.

Сопротивление теплопередаче как таковое в «зеленом» стандарте не рассматривается. В качестве отдельного критерия оценки приводится воздушно-тепловой комфорт внутренней среды здания, который оценивается по факту разработки мероприятий улучшения характеристик микроклимата, в том числе температурного режима. Отдельно учитывается возможность регулирования (автоматического или индивидуального) микроклимата.

Следовательно, точки зрения «зеленого» строительства не приводится новых методик расчета основных оценочных характеристик. Принцип оценки заключается в сравнении проектных показателей относительно базовых нормативных требований. Таким образом, целью в данном случае является не только соблюдение обязательного нормативного минимума, но и повышение относительно него уровня теплозащиты и энергоэффективности здания.

Результаты проведенного анализа нормативных документов для большей наглядности оформлены в таблицу 1:

Таблица 1

Нормативный документ, период действия	Расход тепловой энергии на отопление	Сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций
Обязательные к применению требования
СНиП II-А.7–71 1971–1979 гг.	Оценивается экономическая целесообразность теплозащиты исходя из годовых затрат на отопление, теплопроводности и стоимости материала	Приводится алгоритм расчета, который в числе прочего учитывает экономическую целесообразность тепловой защиты здания
СНиП II-3–79 1979–2003 гг.	Требования не изменились	Алгоритм расчета остался прежним, однако изменилась часть принимаемых коэффициентов
СНиП 23–02–2003 2003–2012 гг.	— вводится понятие класса энергоэффективности здания — вводится понятие энергетический паспорт — приводится методика расчета расхода тепловой энергии на отопление	Алгоритм расчета изменился, учитываются климатические особенности региона
СП 50.13330.2012 2012 г. — настоящее время	— уточняются требования к классам энергоэффективности здания — уточняется методика расчета тепловой энергии на отопление	Принцип расчета остался прежним, добавлены некоторые уточнения. Появилась комплексная оценка теплозащиты здания.
Требования «зеленых» стандартов
СТО НОСТРОЙ 2.35.4–2011	Оценивается снижение показателя относительно нормативных значений	Оценивается воздушно-тепловой комфорт в целом, в том числе улучшение температурных характеристик внутреннего микроклимата здания

5. Заключение

В данной работе произведен хронологический анализ требований к энергоэффективности зданий и выявлены изменения в нормативных документах по расходу тепловой энергии на отопление и сопротивление теплоперередаче ограждающий конструкций.

Проведенный анализ показал, что с 1970-х годов существенно изменились теплотехнические требования и методики расчета показателей, появились новые оценочные характеристики и такие термины, как «зеленое» строительство, класс энергоэффективности здания и т. п. Из вышесказанного следует, что реконструкция зданий, построенных по типовым проектам в указанный период времени, требует не просто доработки, а полного пересмотра комплекса мер по увеличению энергетической эффективности в соответствии с требованиями современных стандартов и принципами «зеленого» строительства.

Литература:

1. С. А. Болотин, А. И. Гуринов, А. Х. Дадар, З. Х. Оолакай. Оценка энергоэффективных архитектурно-строительных решений начального этапа проектирования в программе RevitArchitecture // Инженерно-строительный журнал. 2013. № 8. С. 64–91.
2. Строительная теплофизика и энергоэффективное проектирование ограждающих конструкций зданий: сборник трудов III Всероссийской научно-технической конференции // Под научной редакцией Н. И. Ватина. СПб.: Изд-во Политехн. ун-та, 2011. 88 с.
3. В. Блази. «Справочник проектировщика. Строительная физика». — М.: Техносфера, 2005. — 536 с.
4. В. К. Савин. «Строительная физика: энергоперенос, энергоэффективность, энергосбережение». — М.: «Лазурь», 2005. — 432 с.
5. А. С. Горшков, Д. В. Немова, Н. И. Ватин «Формула энергоэффективности» // Строительство уникальных зданий и сооружений. 2013. № 7 (12). С. 49–63.
6. Ю. А. Табунщиков, М. М. Бродач, Н. В. Шилкин «Энергоэффективные здания». — М.: АВОК-ПРЕСС, 2003, 200 с.
7. СНиП II-А.7–71 «Строительная теплотехника»
8. СНиП II-3–79 «Строительная теплотехника»
9. СП 23–02–2003 «Тепловая защита зданий»
10. СП 50.13330.2012 «Тепловая защита зданий»
11. СТО НОССТРОЙ 2.35.4–2011 «Здания жилые и общественные. Рейтинговая система оценки устойчивости среды обитания».