Энергоэффективные здания

Для утилизации теплоты наружных стен можно пропускать через каналы в них воздух и отбирать затем  его теплоту тепловым насосом. Далее эта теплота может использоваться для отопления или поступать в тепловой аккумулятор. Охлажденный после насоса воздух должен направляться в верхнюю часть помещения. Утилизируется также энергия тепловых сточных вод.

Как показывают расчеты и опытная эксплуатация, при утилизации всей энергии не требуется дополнительная энергия в течение всего года для отопления правильно спроектированного энергосберегающего дома. Иногда бывают эффективны нетрадиционные энергосберегающие решения. Так, установка светоотражающих козырьков может дать возможность не использовать или использовать не на полную мощность две трети осветительных приборов в помещении [3, стр.202].

Энергосберегающее здание должно иметь не только хорошую изоляцию, а и герметичные наружные ограждения. Герметичность здания – необходимый элемент для ограничения потерь ценного тепла, а также для создания условий, в которых обмен вентиляционного воздуха будет отрегулирован.

Свежий воздух должен попадать в помещения путем соответствующих приборов (воздухозаборников или приточных решеток с регуляцией забора), в то время как неконтролируемый приток воздуха сквозь щели в окнах, дверях, стенах и т.д. должен быть сведен к минимуму. Выполнение герметичного здания требует использования соответствующих проектных решений во всех местах с риском возникновения неплотных соединений конструкций.

В наружных стенах особенно тщательно должны быть выполнены  соединения с наружными окнами и  дверями, а также с перекрытиями и крышей. Нежелательные трещины могут возникать в стенах, если раствор, соединяющий керамические или бетонные элементы, не будет плотно заполнять швы. Очень важно выполнить герметично все проходы сквозь наружные ограждения элементов электрических, телефонных или телевизионных систем.

Принимая решение о  постройке энергосберегающего здания, зададимся вопросом, изменится ли сумма нашей оплаты за энергию  и насколько, улучшим ли мы внутренний комфорт. Обеспечение энергоэкономности здания требует дополнительных издержек на строительство, так как в калькуляции дополнительных издержек на такое здание необходимо принимать во внимание разницу между стоимостью стандартных и энергосберегающих изделий. Например, стоимость увеличения толщины изоляции, разница в стоимости окон и дверей стандартных и энергосберегающих, разница в стоимости систем отопления и вентиляции и.т.д.

Увеличение размера инвестиций, в зависимости от выбранных решений, составляет в совокупности от нескольких до 12% стоимости стандартного объекта. Но, в результате осуществления инвестиций в односемейном доме можно достичь снижения расхода энергии до 16 000 кВт-ч в год. Если воспользоваться кредитом на строительство дома, то данную величину экономии можно использовать на выплату дополнительной части кредита, сумма которого увеличилась на издержки по повышению энергетического стандарта.

 Возможно, дополнительные  расходы на строительство энергосберегающего дома и увеличивают сумму кредита, однако, ежемесячный кредитный взнос не увеличивается на сумму большую, чем та же ежемесячная величина экономии на стоимости эксплуатации. Совокупные издержки, как энергия и кредит, для энергосберегающего и стандартного здания приблизительно одинаковые, в то время как после оплаты кредита эксплутационная стоимость энергосберегающего здания будет ниже. Итог такой: строительство энергосберегающего здания является выгодным инвестированием[6].

2. МИРОВОЙ  ОПЫТ СТРОИТЕЛЬСТВА ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНЫХ ЗДАНИЙ

В Европе индустрия строительства  энергоэффективных и пассивных  зданий достаточно развита в ряде стран. Например, в Германии, Австрии, Дании и других. Так в Европе возведено уже несколько десятков тысяч таких домов. Они доступны обычным потребителям, так как разница в затратах между строительством энергоэффективного и обычного дома составляет 10‑15%, а счета за энергию сокращаются в несколько раз. Таким образом, выбор в пользу энергоэффективного дома часто становится даже выгоден потребителю.

Район VIIKKI (Хельсинки, Финляндия) — новый взгляд на энергосбережение и экологию. Район VIIKKI представляет собой экологически чистую территорию сельского типа площадью 1132 га, которая частично использовалась для научных экспериментальных целей Технологическим Университетом Хельсинки. Строительство демонстрационного энергоэффективного района EKOVIIKKI осуществлялось в соответствии с программой Европейского сообщества Thermiе, которая включает в себя 9 различных европейских экспериментальных проектов.

Руководство финским проектом было возложено на Технологический  университет г. Хельсинки. К новому экспериментальному жилому району VIIKKI применили новый подход: речь идет не только об экономии энергии, но и об экологическом и социальном аспектах, о долговременности строительства, его влиянии на окружающую среду, то есть о так называемом жизнеподдерживающем строительстве. Целью строительства демонстрационного жилого района VIIKKI являлось выявление эффективности энергосберегающих технологий в реальных условиях во взаимосвязи с экологическими и социальными аспектами.

Энергоснабжение района обеспечивается комбинацией районного тепло- и  электроснабжения Хельсинки и солнечного теплоснабжения. Система теплоснабжения жилого района VIIKKI включает в себя крупнейшую в Финляндии установку по использованию солнечной энергии. При разработке этого проекта были использованы новейшие концепции использования солнечной энергии и интеграции солнечных систем в здание. Система солнечного теплоснабжения состоит из восьми установленных на зданиях солнечных коллекторов общей площадью 1248 м2.

Эти солнечные нагревательные системы обеспечивают централизованное теплоснабжение и в некоторых  случаях производят также обогрев  помещений при помощи систем подогрева  пола. В жилом районе VIIKKI демонстрируются новые солнечные комбинированные системы, интеграция коллектора с крышей, системы пассивного использования солнечной радиации, параллельное использование систем солнечного обогрева и систем централизованного теплоснабжения, в солнечных коллекторах используются модули большой площади (с размером блока коллектора 10 м2). Солнечные коллекторы встроены в конструкцию крыши жилого дома. Эти коллекторы установлены под углом 47°-60°. Такие углы оптимальны, так как они соответствуют наклону солнца осенью, зимой и весной, когда имеется наибольшая потребность в энергии.

При проектировании систем отопления и вентиляции жилых  домов были применены следующие  технические решения, повышающие их энергетическую эффективность:

— использование  тепла обратной воды системы теплоснабжения для напольного отопления;

— утилизация тепла  удаляемого воздуха;

— индивидуальная механическая вентиляция с рекуперацией тепла раздельно для каждого  жилого помещения;

— повышение  эффективности систем естественной вентиляции за счет специальной конструкции дефлекторов;

— вентиляция помещений  при помощи предварительного подогрева  наружного воздуха, подаваемого  через окна или остекленные балконы;

— использование  низкотемпературных отопительных систем;

— использование  солнечных коллекторов, подключенных к магистралям горячей воды;

— использование  счетчиков тепла и индивидуальный контроль температуры в каждой квартире.

В соответствии с повышенными  требованиями к теплозащите ограждающие  конструкции были выполнены из энергосберегающих материалов с эффективной теплоизоляцией. Наружные стены выполнены из изготовленных в заводских условиях деревянных элементов, слоистая фасадная облицовка — с использованием бумаги, изготовленной из бумажных отходов. Конструкция пола представляет собой комбинацию системы напольного отопления с сохраняющим тепло бетонным основанием.

В России, несмотря на огромные расходы энергии на теплоснабжение (на это тратится около 30‑40% всех энергоресурсов), энергоэффективные здания имеются только в качестве демонстрационных проектов. Строительные компании предлагают потребителям в качестве энергоэффективных более качественные и утепленные здания, у которых на расходы энергии и воды могут быть 10‑30% ниже по сравнению со стандартными домами. Строительство действительно пассивного дома обойдется значительно дороже (по оценкам экспертов из–за неразвитости строительной индустрии и индивидуальности заказа затраты будут в 2 или более раз выше), что при относительно низких ценах на энергию не окупится [7].

Таким образом, энергоэффективные здания, главной особенностью которых является малое энергопотребление и почти полная энергонезависимость, постепенно завоевывают мировой рынок строительных услуг. Не смотря на то, что цены таких зданий имеют более высокую рыночную стоимость, они пользуются большим успехом в настоящее время в силу низкой стоимости эксплуатации здания.

3.ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНЫЕ ЗДАНИЯ В РЕСПУБЛИКЕ БЕЛАРУСЬ

Жилой фонд Беларуси потребляет для отопления и горячего водоснабжения около 35—40% энергоресурсов страны. В этой связи актуальны работы по снижению их использования. Страны Западной Европы также ведут интенсивный поиск путей экономии потребления энергии при эксплуатации жилья. В северных регионах Европы переходят к строительству зданий в стандарте «Пассивный дом», уровень теплопотерь которых составляет 10—20% среднестатистического показателя [1, стр.22].

Одной из основных задач, сформулированных в концепции развития строительного комплекса Республики Беларусь на 2011–2020 гг., является строительство  энергоэффективных жилых домов, объемы которого к 2015 г. намечено довести до 6 млн. м2 , что составит около 60 % от общей площади вводимых зданий. Удельное потребление тепловой энергии на отопление таких зданий не должно превышать 60 кВт •ч на 1 м2 в год и в перспективе до 2020 г. – до 30–40 кВт •ч на 1 м2 в год. В глобальном масштабе – это один из способов оптимизации топливно-экономического баланса страны, поскольку на отопление и горячее водоснабжение жилого фонда Республика Беларусь потребляет около 35 %–40 % энергоресурсов страны.

Наиболее эффективными мероприятиями для снижения потребления  тепловой энергии в жилых домах  являются: повышение термического сопротивления  ограждающих конструкций вновь  возводимых и эксплуатируемых зданий, установка энергоэффективных окон, утилизация тепла вентиляционных выбросов и сточных вод. Среди перечисленных мероприятий применение новых типов ограждающих конструкций с повышенным термическим сопротивлением как технически, так и экономически является приоритетным. Поэтому производство новых отечественных стеновых материалов с повышенными теплоизоляционными свойствами, разработка новых конструктивных систем тепловой изоляции зданий – одна из основных задач энергоэффективного строительства. Она усложняется тем, что с учетом введенных в республике в 2010 г. в действие изменений в нормы проектирования термическое сопротивление ограждающих конструкций должно составлять не менее 3,2 м2* °С/Вт [2].

Институт НИПТИС им. Атаева С.С. выполнил проект, а МАПИД возвел энергоэффективный экспериментальный  панельный жилой дом серии 111-90. Опыт его эксплуатации в течение отопительных сезонов 2007—2008 и 2008—2009 гг.подтвердил правильность проектных и технических решений.

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

 При возведении  экспериментального дома в Минске были отработаны технические решения по снижению уровня затрат тепловой энергии на его отопление до 30 кВт•ч/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, обеспечившие  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 эффективностью возврата тепла более 85%;

 • окна нового  поколения для заполнения светопрозрачных  проемов с сопротивлением теплопередаче R = 1,2 м2•град/Вт , разработанные НИПТИС на основе композитного профиля (дерево-пенополиуретан-дерево) 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•град/Вт в середине фасада до 5,2 м2•град/Вт;

 • отопление с  горизонтальной разводкой, позволившее  создать автономную автоматизированную  систему регулирования режимами  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 также аварийные  ситуации в индивидуальных блоках [1, стр.23].

Проведенные исследования позволили сформулировать требования к конструкции и инженерным системам энергоэффективных сооружений с  учетом структуры жилого фонда и  климатических условий нашей республики. Наибольшим спросом пользуются панельные строения из-за сравнительной дешевизны и высокой скорости строительства. Поэтому с точки зрения тиражирования энергосберегающих технологий именно панельные дома наиболее привлекательны.