ПРОБЛЕМЫ ПОВЫШЕНИЯ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТИ ЗДАНИЙ

Сегодня на передний план в строительной отрасли выходят проблемы энергетической эффективности уже существующих и вновь проектируемых объектов архитектурной среды в силу значительного влияния финансовых и общеэкономических факторов. С введением в действие Федерального закона № 261-ФЗ «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации» вопросы энергосбережения переходят в разряд обязательных мероприятий. С точки зрения закона здание должно быть запроектировано и возведено таким образом, чтобы на протяжении его эксплуатации обеспечивалось эффективное и экономное расходование энергетических ресурсов при выполнении установленных требований к параметрам внутреннего микроклимата помещений, а также санитарно-гигиенических требований.

Энергоэффективность и энергосбережение входят в пять стратегических направлений приоритетного технологического развития России и являются огромным резервом для отечественной экономики. Для страны, в которой технический потенциал повышения энергетической эффективности – более 40% от уровня потребления энергии в стране, вопросы повышения энергоэффективности играют не только большую экономическую, но и серьезную социальную роль.

Развитие энергосбережения в России требует проведения фундаментальных исследований, направленных на выработку энергосберегающих технологий с учетом отечественного климата и особенностей отечественных промышленных и жилых объектов. Разумеется, должен использоваться успешный зарубежный опыт с адаптацией к российским условиям.

Основными путями энергосбережения в России сегодня можно назвать следующие направления:

-   модернизация производства с внедрением энергоэффективных технологий и оборудования;

-   повышение энергоэффективности зданий и сооружений;

-   стимулирование потребителей к рациональному использованию электроэнергии за счет организационных и нормативных мер, тарифной политики, субсидирования повышения энергоэффективности объектов.

Одно из приоритетных направлений – повышение энергоэффективности зданий и сооружений. При изучении и решении проблем энергосбережения, возникающих при строительстве современных зданий, была предложена система комплексных мероприятий по повышению энергоэффективности зданий и сооружений, среди которых:

-   мероприятия по минимизации потребления тепловой и электроэнергии в зданиях;

-   введение практики определения класса энергетической эффективности здания;

-   внедрение обязательного энергоаудита зданий бюджетных учреждений;

-    механизмы, стимулирующие в финансовом плане применение мер по повышению энергоэффективности [2].

Одним из наиболее распространённых путей уменьшения потребления тепловой энергии является снижение теплопотерь здания. Для этого необходимо знать распределение энергетического баланса рассматриваемого объекта и связанные с ней возможности энергосбережения по различным составляющим баланса. На рис. 1 представлен усредненный баланс тепловых потерь зданий в процентах, составленный по различным экспертным оценкам.

Рис. 1. Усредненный баланс тепловых потерь зданий:

1 - путем инфильтрации; 2 - через наружные стены; 3 - через оконные и дверные проемы; 4 - через перекрытия (1-го этажа и чердачное)

Баланс тепловых потерь зависит от многих факторов, таких, например, как регион строительства, год постройки здания и его назначение, этажность, тип ограждающих конструкций, ориентация по сторонам света и т.д. Из рис. 1 видно, что наибольшие потери здания происходят путем инфильтрацией и воздухообмена в помещениях. Сократить эти потери позволит установка современных оконных и дверных блоков, а также правильной организации воздухообмена в помещении.

Второе место в усредненном балансе потерь зданий приходится на потери тепла через наружные стены зданий. Теплозащитные свойства ограждающих конструкций зданий старой застройки более чем в три раза ниже действующих нормативных требований, вызывая не только повышенное энергопотребление, но и снижение комфортных условий проживания в этих зданиях. В настоящее время для снижения теплопотерь через ограждающие конструкции разработано множество технологий, связанных как с утеплением проектируемых зданий, так и улучшением теплозащитных свойств зданий старой застройки [3]. Утепление стен можно производить как с наружи здания так и изнутри. Утепление внутренних стен широкого распространения не получило несмотря на техническую простоту выполнения работ. При таком утеплении сокращается площадь помещения, наружные стены подвержены промерзанию и воздействию перепадов  температур,  а  между  утеплителем  и  стеной  может  образоваться  конденсат.  Благодаря внутреннему утеплению можно добиться снижения потерь теплоты, но стена не будет защищена от воздействия окружающей среды. Поэтому в настоящее время предпочтение отдают наружному утеплению стен, имеющему ряд преимуществ: наружные стены надежно защищены от сезонных и суточных температурных колебаний и воздействия осадков, точка росы вынесена за конструкцию стены, повышаются звукоизоляционные свойства ограждения.

Существует несколько технологий наружного утепления. Широкое распространение получили технологии «мокрого» и вентилируемого фасада. «Мокрый тип» представляет собой комплексную фасадную отделку, при которой здание снаружи утепляется сплошным слоем теплоизоляционных плит, а затем отделывается различными отделочными материалами, декоративных штукатурок  и т.д. При этом существует ряд трудностей и ограничений при устройстве «мокрых фасадов», таких как невозможность выполнения отделочных и монтажных работ при температуре ниже 5°С, а для устройства таких фасадов в зимний период зона работ ограждается специальной пленкой и круглосуточно отапливается тепловыми пушками до полного высыхания наносимых материалов. Как результат, значительное увеличение затрат на осуществление данной технологии.

Альтернативой «мокрым» являются вентилируемые фасады, которые используются в России уже около 20 лет при строительстве и реконструкции зданий различного назначения. Особенностью данного типа ограждающих конструкций является фасадная система, состоящая из несущей конструкции, утеплителя, ветрозащитной мембраны и материалов облицовки (плит, панелей или листовых материалов), образующих защитно-декоративный экран, который крепится к стене таким образом, чтобы между облицовочным покрытием и стеной оставался воздушный промежуток. Несмотря на ряд заметных преимуществ на фоне других типов утепления, вентфасады обладают и недостатками. Значительный вес защитного экрана и подоблицовочных конструкций требует соответствующих свойств несущей конструкции здания. Сами подоблицовочные конструкции в процессе эксплуатации подвержены тепловым расширениям. Данная проблема устраняется путем внедрения специальных демпфирующих уплотнительных лент, укладываемых между облицовкой и профилями. Также одним из недостатков являются «мостики холода», создающие свободный поток теплоты от стены здания через металлические элементы подоблицовочной конструкции. Установка специальной прокладки паронита или пластика между кронштейнами и стеной, прерывающего тепловой поток способна устранить эту проблему. Если учесть выше сказанное, а также требования к высокой степени профессионализма к строителям и монтажникам, то на первый план выходит еще один недостаток таких конструкций – это их высокая стоимость [1].

Описанные недостатки существующих методов утепления заставляют искать новые, более дешевые технологии снижения тепловых потерь наружных стен зданий. Стоит также отметить не только высокую стоимость, но и длительный срок окупаемости подобных энергосберегающих решений. Однако снижение сроков окупаемости данных мероприятий возможно путем снижения стоимости фасадных систем за счет использования более дешевых, но при этом не менее долговечных конструктивных элементов.

Несмотря на длительные сроки окупаемости энергосберегающих мероприятий при капитальном ремонте жилых домов типовых серий массового индустриального домостроения, их реализация позволяет обеспечить в краткосрочной перспективе значительную экономию энергии, которая может быть использована для теплоснабжения зданий в новом строительстве без привлечения дополнительных мощностей. Снижение затрат энергии на климатизацию зданий в результате внедрения этих мероприятий приводит к высвобождению энергогенерирующих мощностей, что позволяет обеспечить энергопотребление новых зданий без затрат на ввод в эксплуатацию новых мощностей, существенно влияющее на снижение сроков окупаемости.

Список литературы

1.    Королев Д.Ю., Семенов В.Н. Современные методы повышения тепловой защиты зданий // Молодой ученый. - 2010. - №3. - С. 26-29.

2.    Попова М.В., Яшкова Т.Н. Методы повышения энергоэффективности зданий: учебное пособие для студентов очной и заочной формы обучения направления «Строительство» программы «Проектирование, реконструкция и эксплуатация энергоэффективных зданий» // Министерство образования и науки Российской Федерации, ВлГУ. - Владимир, 2014. - С. 4-10.

3.   Семенова Э.Е., Кондель И.А. Эколого-энергетический подход к созданию микроклимата реконструированных жилых зданий // Научный вестник Воронежского государственного архитектурно-строительного университета. - Воронеж, 2010. - С. 162-166.