В статье освещается проблема энергосбережения в строительстве, определяются основные причины перерасхода энергии и описываются способы, с помощью которых можно значительно снизить энергопотребление.
Ключевые слова: энергоэффективность, ограждающие конструкции, энергопотребление.
Проблема снижения энергопотребления на сегодняшний день стоит крайне остро, это обусловлено несколькими причинами:
1) экологическая — при использовании ископаемых ресурсов выделяется большое количество СО2 и иных парниковых газов, что негативно влияет на окружающую среду;
2) экономическая — увеличение цен на топливно-энергетические ресурсы;
3) сырьевая — ограниченность невозобновляемых ресурсов, при постоянном росте их потребления.
Добавив к вышеперечисленному нерациональное использование ресурсов, получим крайне неутешительные прогнозы по полному исчерпанию не возобновляемых источников энергии в ближайшие 100–200 лет.
Наиболее энергопотребляемой отраслью в развитых странах является строительство, которое потребляет 40–50 % от всей энергии, и почти половину этой доли составляет тепловая энергия, которая тратится на обеспечение работы систем отопления, вентиляции и горячего водоснабжения. С целью снижения этого показателя в России с конца 90-х и по сей день применяются и регулярно редактируются нормативные документы, содержащие требования к приведенному сопротивлению теплопередаче ограждающих конструкций зданий, а также распределению зданий сооружений по классам энергоэффективности. Вступление в силу Федерального закона № 28-ФЗ от 03.04.96 г. «Об энергосбережении» послужило стартом к применению энергосберегающих технологий, именно в соответствии с положениями этого закона постановлениями Минстроя России № 18–81 от 11.08.95 г. и № 18–8 от 19.01.98 г. были утверждены Изменения № 3 и № 4 к СНиП II-3–79 «Строительная теплотехника» и введен в действие новый СНиП 23–02–2003 «Тепловая защита зданий».
Также Министерство строительства и жилищно-коммунального хозяйства выпустило Приказ от 6 июня 2016 года N 399/пр «Об утверждении Правил определения класса энергетической эффективности многоквартирных домов», обязывающий устанавливать класс энергоэффективности для вводимых в эксплуатацию жилых домов. Согласно этому Приказу «Класс энергетической эффективности многоквартирного дома определяется исходя из сравнения (определения величины отклонения) фактических или расчетных (для вновь построенных, реконструированных и прошедших капитальный ремонт многоквартирных домов) значений показателя удельного годового расхода энергетических ресурсов, отражающего удельный расход энергетических ресурсов на отопление, вентиляцию, горячее водоснабжение, а также на электроснабжение в части расхода электрической энергии на общедомовые нужды (далее — общедомовые нужды), и базовых значений показателя удельного годового расхода энергетических ресурсов в многоквартирном доме» [1, с. 4]. Здания, имеющие класс энергетической эффективности «А», «А+», «А++» (очень высокий) и класс «В» (высокий) экономят от 30 % до 60 % потребляемой энергии и освобождаются от уплаты имущественного налога на 3 года. Так же данный приказ запрещает принимать в эксплуатацию здания с классом энергоэффективности ниже «B».
Несмотря на то, что на сегодняшний день только 23 % строящихся зданий имеют наивысший класс энергоэффективности, можно с уверенностью сказать, что данное ограничение привело к положительной тенденции строить максимально энергоэффективные дома.
За последние несколько лет требования к энергоэффективным зданиям изменились, в настоящий момент энергоэффективность подразумевает не только низкую теплопроводность, но и минимизацию потребления первичной энергии, требуемой для обеспечения работы систем, непосредственно влияющих на микроклимат здания [2, с. 45].
Наибольший расход энергии приходится на отопление, это связано не только с трансмиссионными потерями зданий, но и с большими теплопотерями в системах теплоснабжения. Для правильно спроектированных и качественно обслуживаемых теплотрасс потери не превышают 5–7 %, но фактически они могут достигать 25 % и причинами этому служат: неправильное обслуживание котлоагрегатов, применение сетевых насосов с низким КПД, низкое качество изоляции теплотрасс, чрезмерное удаление конечного потребителя от места производства тепла (более двух километров), отсутствие приборов учета на объекте теплопотребления, что создает неправильное представление об объеме потребляемой энергии. Только за счет решения данных проблем возможно снизить энергопотребление всего здания на 50–55 %.
Основными факторами, позволяющими снизить энергопотребление здания до минимума, являются:
- Повышение до максимума термического сопротивления ограждающих конструкций здания, которого можно добиться путем применения доступных на сегодняшний день технических возможностей. В качестве одного из возможных вариантов можно рассмотреть жидкую теплоизоляцию, состоящую из смеси керамики, взвеси извести и связующей жидкости из полимеров, пронизанную микрополостями внутри которых вакуум. За счет своей структуры и состава вещество отличается низким коэффициентом теплопроводности и не несет вреда здоровью человека, а его огнеупорность способна выдержать настолько высокие температуры, что жидкую теплоизоляцию применяют в качестве утеплителя для космических кораблей. Или же в качестве варианта можно рассмотреть вакуумные панели, коэффициент теплопроводности которых составляет 0,002–0,004 Вт/м К. Такое низкое значение коэффициента теплопроводности объясняется применением вакуума, который исключает сразу несколько способов теплопередачи.
- Повышение термического сопротивления светопрозрачных конструкций до максимально технически возможного уровня. В данном случае можно рассмотреть еще один современный материал, обеспечивающий высокий уровень теплоизоляции — аэрогель. Доля пор в данном веществе доходит до 99 %, а учитываю полную прозрачность некоторых видов аэрогелей, то его можно использовать в качестве заполнителя для пластиковых окон [3, с. 18–21].
- Минимизация тепловых мостиков. Решение данной проблемы состоит в более качественном проектировании и утеплении отдельных узлов здания и разработке технических решений для минимизации потерь тепла в отдельных элементах здания, так как на сегодняшний нет полноценного документа, который в полной мере предоставил бы возможные методы снижения тепловых потерь в таких частях здания, как: внешние углы, стыки вокруг оконных и дверных проемов, крепежные элементы в стенах проемов и прочее [4, с. 342].
- Оптимизировать форму и планировку здания с учетом ветра и солнечной радиации. Правильный подбор формы здания и учет климатических условий, а также особенностей местности позволяет снизить негативное и повысить положительное влияние среды. Например, можно определять форму здания исходя из условия снижения снеговой нагрузки, то есть спроектировать здание таким образом, чтобы ветер сдувал снег с крыши здания. Или же определить ориентацию здания и коэффициент его остекления так, чтобы в холодное время года увеличить теплопоступления от солнечной радиации, а в теплый период, наоборот, снизить. Снижения ветровой нагрузки можно добить если здание будет круглым, так как за счет обтекаемости формы оно не будет иметь подветренной стороны и, соответственно, снизятся теплопотери через ограждающие конструкции.
Подводя итог, можно сказать, что на сегодняшний день существует много способов сделать жилые и общественные здания энергоэффективными и, следовательно, снизить энергопотребление, которое значительно влияет на окружающую среду. Новые технологии с каждым годом становятся более доступными и все чаще применяются на практике и подтверждают свою эффективность. Учитывая данную тенденцию, можно с уверенностью сказать, что в будущем грамотное проектирование и разумное потребление ресурсов станет нормой.
Литература:
- Приказ от 6 июня 2016 года N 399/пр «Об утверждении Правил определения класса энергетической эффективности многоквартирных домов». С. 4.
- СП 50.13330.2012 Тепловая защита зданий. Актуализированная редакция СНиП 23–02–2003 [Электронный ресурс]. — URL: http://docs.cntd.ru/document/120009552
- Васильева, И. Л. Энергоэффективные материалы нового поколения в строительстве / И. Л. Васильева, Д. В. Немова. — Текст: непосредственный // Экология и строительство. — 2018. — № 4. — С. 18–21.
- Щипачева, Е. В. Повышение качества проектирования жилых зданий путем сокращения и корректного учёта значений удельных потерь теплоты теплотехнически неоднородных узлов ограждающих конструкций / Е. В. Щипачева, М. К. Турдалиева. — Текст: непосредственный // Academic research in educational sciences. — 2022. — № 7. — С. 341–352.
