ОСНОВНЫЕ ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИЕ МЕРОПРИЯТИЯ В СТРОИТЕЛЬНОЙ СФЕРЕ.

 

Введение новых российских теплотехнических требований по­ставило перед проектировщиками и строителями ряд сложных задач, требующих безотлагательного их решения. Главным направлением экологичного энергопотребления в сфере строитель­ства и эксплуатации зданий и сооружений академик РААСН С.Н. Булгаков (1999) считает осуществление полного комплекса энергосберегающих мероприятий: градостроительных, архитек­турно-планировочных, конструктивных, инженерных и эксплуа­тационных. При этом, по его мнению, удельная доля энергосбе­режения за счет совершенствования градостроительных решений должна составлять 8—10%, архитектурно-планировочных — до 15%, конструктивных систем — до 25%, инженерных систем — до 30%, технологии эксплуатации (включая установку приборов учета, контроля и регулирования тепло- и электропотребления) — до 20%.

Энергосберегающие градостроительные решения, должны включать:

1) установление моратория на расширение границ городов в тече­ние 20—30 лет, с целью более рационального использования го­родских магистральных теплопроводов и других энергосистем;

2) включение в генпланы, программы и бизнес-планы застройки жилых кварталов мероприятий по ликвидации сквозных ветрообразующих пространств;

3) организацию замкнутых дворовых и внутриквартальных территорий;

4) использование естествен­ной теплоты Земли и развитие подземной урбанизации с целью экономии энергоресурсов.

В целях энергосбережения необходимо также правильное раз­мещение и взаиморасположение зданий и жилых комплексов, использование защитных свойств рельефа и т.д.

К эффективным решениям в области энергосберегающего ар­хитектурно-планировочного направления относят строительство ши­рококорпусных жилых домов с сокращением удельной площади ограждающих конструкций на 1 м² площади жилья (рис. 33.1), воз­ведение мансардных этажей на существующих зданиях для пре­дотвращения сверхнормативных потерь тепла через покрытия и др. (рис. 33.2)

 

 

Рис. 33.1. План типового этажа энергоэкономичного ширококорпусного

жилого дома на ул. Донецкой в Москве

 

При архитектурном проектировании жилых домов с це­лью сбережения энергии прибегают также к таким мерам, как упрощение конфигурации домов, оптимальная ориентация их по ветру и по солнцу, оптимизация внутренней планировки и т.д.

Весомый вклад в энергосбережение в строительной сфере могут внести оптимальные конструктивные системы, приме­няемые при возведении и эксплуатации зданий. Известно, что при действующей практике проектирования и строительства бо­лее 60% тепла уходит через ограждающие конструкции: внешние стены, потолок, крышу, окна, двери и фундамент. Поэтому ос­новной резерв теплосбережения кроется в надежной теплоизоля­ции всего корпуса жилого дома.

 

Рис. 33.2. Устройство мансард из объемных блок-комнат с повышенными

теплозащитными свойствами; а, б – общий вид дома до и после реконструкции;

в – план мансарды

Самый трудоемкий процесс — утепление стен, ранее дос­тигалось либо увеличением их толщины, либо использованием материалов с большим теплосопротивлением. Однако для удовлетворения новых требований СНиП И-3-79 по теплоза­щите кирпичные стены в центральных районах России долж­ны проектироваться толщиной не менее 1 м. Поэтому с уче­том повышенных требований к теплоэффективности и к сбе­режению ресурсов основным способом снижения теплопотерь становится утепление стен с помощью новых эффективных материалов с теплосопротивлением R от 0,19 до 0,42 на 1 см (табл. 1).

 

Таблица 1.

 

 

Следует отметить, что в России на душу населения произво­дится теплоизоляционных материалов в несколько раз меньше, чем в экономически развитых странах. Объем выпуска этих мате­риалов на 1000 жителей составляет в Японии — 350 м³, Финлян­дии — 416 м³, США — 496 м³, в России — 120 м³. К сожалению, в нашей стране практически не производятся ценнейшие утеплите­ли из базальта и вермикулита. Недостаточно используются весь­ма перспективные отечественные материалы на основе вспученно­го перлита, геокар на основе торфа, тизол на основе гипса и др.

В различных странах, в том, числе и в России, при утепле­нии наружных стен крупнопанельных домов широко использу­ется многослойная теплоизоляционная система (МТИС) «мокро­го» типа. Академическим институтом инвестиционно-строитель­ных технологий РААСН для всех климатических поясов России разработан сухой способ утепления наружных стен (рис. 33.3).

 

 

Рис. 33.3. Конструктивная система элементов для утепления наружных стен

Зданий универсальным сухим способом: 1 – утеплитель (условно не показан);

2 – облицовочная плита П-1; 3 – петли диаметром 4 мм; 4 – крепежный элемент длиной δ + 80

 

Теплоэффективная архитектура дома немыслима без увели­чения сопротивления теплопередаче окон, так как через них про­ходит от 20 до 70% всех потерь через ограждающие конструк­ции. При этом имеют значение типы остекления, виды остеклен­ных пространств, типы теплоизоляции остекления. Стандартные конструкции окон, выпускаемые многими зарубежными фирма­ми, характеризуются полной герметичностью и жесткой рамой, двумя-тремя слоями стекла с расстоянием между ними 8—12 мм и заменой воздуха между стеклами на инертный газ (аргон) либо вакуум.

Как считают многие специалисты, существующие на сегодня в России повышенные нормативные теплозащитные требования могут быть выполнены лишь при использовании оконного заполнения из древесины и стеклопластика с тройным остеклением либо стеклопакетов с двойным остеклением слоем пленки.

Для снижения потерь тепла перспективно также использо­вание окон с теплоотражающими стеклами. Однако во всех слу­чаях максимально возможная величина теплосопротивления окон будет ниже теплосопротивления стен, поэтому рекомендуется ис­пользовать дополнительные теплозащитные экраны: ставни, шторы, занавески и др.

В районах с холодным климатом через фундамент здания теряется от 20 до 30% тепла от общих потерь через ограждающие конструкции. Для снижения этих потерь необходима тщатель­ная теплоизоляция фундамента вместе с мероприятиями по водоотведению, парозащите и достаточной вентиляциии подваль­ных помещений. Наибольший теплозащитный эффект дает теп­лоизоляция фундаментов с внешней стороны.

Энергосберегающие инженерные системы — энергоисточ­ники, оборудование, контрольно-измерительные приборы и др., по оценке специалистов, позволяют сократить расход тепла на отопление и нагрев воздуха на 25—30%. Основные составляю­щие этого направления: использование высокопроизводительно­го котельного оборудования и повышение его КПД; устранение теплопотерь в системах централизованного теплоснабжения; пе­реход на автономные системы горячего водоснабжения с исполь­зованием газовых или электронагревателей; введение поквартирной системы отопления; установка терморегулирующей аппара­туры для регулирования обогрева жилых зданий в зимний и осеннее-весенний периоды, в дневное и ночное время и т.д.

В аналитическом обзоре современных проблем экологично­го энергопотребления в числе других мер по сбережению энергии при проектировании и строительстве жилых зданий и сооружений названы:

• энергосберегающий образ жизни; обучение энергосбере­гающему проектированию и строительству;

• использование искусственной вентиляции с рекуперацией тепла и уменьшением неконтролируемого воздухообме­на;

• сбережение электроэнергии на освещение с помощью но­вых типов светильников (в основном люминесцентных ламп) и использование более эффективных холодильни­ков, телевизоров и др.;

• использование строительных материалов с минимальной затратой энергии на их добычу и транспортировку;

• использование строительной техники без тяжелых энер­гоемких строительных машин и оборудования;

• рациональная организация строительных работ и сокра­щение сроков строительства;

• компьютерное математическое моделирование, оптимиза­ция всех теплозащитных характеристик и контроль за ра­ботой инженерных систем.

Как справедливо отмечают авторы аналитического обзора, правильное соотношение характеристик дома является ключевым в вопросах сбережения энергии. «Мы можем сколько угодно утеп­лять стены, но не получим желаемого эффекта, если не предпри­мем меры, предотвращающие неконтролируемый обмен возду­хом с внешней средой, или не утеплим в достаточной мере окна и двери».

В уже существующей жилой застройке в первую очередь экологическое энергопотребление следует начинать с проведе­ния энергетического аудита, совершенствования инженерного оборудования и теплоизоляции корпусов жилых домов, уста­новки приборов автоматического регулирования отпуска тепла.

Основные энергосберегающие мероприятия при проектировании, строительстве и эксплуатации жилых зданий и сооружений, рассмотрены выше, в обобщенной форме отражены на рис. 33.4.

Резервы строительного комплекса в области экологичного энергопотребления огромны. В последние годы в нашей стране намечается повышение эффективности использования топливно-энергетических ресурсов, чему в немалой степени способствова­ли принятые законодательные и нормативные документы в об­ласти энергосбережения.

 

Рис. 33.4. Основные энергосберегающие мероприятия

в жилищно-строительной сфере

ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИЕ ЗАГЛУБЛЕННЫЕ ЗДАНИЯ.

Сбережение энергоресурсов в жилищно-строительной сфере может быть достигнуто и с помощью строительства заглублённых жилых зданий, которые принято называть энергосберегающими.

В истории использования подземного пространства в энергетических целях выделяют три этапа: первый – приспособление человеком естественных и искусственно созданных им пещер и других подземных выработок для защиты от неблагоприятного погодного воздействия, второй –строительство отдельных зданий и единичных «подземных городов», не требующих при эксплуатации значительных энергозатрат; третий – в условиях энергетического и экологического кризиса массовое строительство заглублённых зданий, позволяющих экономить энергоресурсы при их эксплуатации и в наименьшей степени загрязнять окружающую среду.

При имеющихся в нашем распоряжении конструкциях нет необходимости возвращаться к пещерам. Цель строительства заглублённых жилищ – поддержать или улучшить взаимоотношение их с окружающей средой; используя землю, как одеяло, укрыть здание со всех сторон: земля защитит его, как барьер, от ветра, холода, нежелательной инфильтрации осадков и будет препятствовать потерям тепла.

Энергосберегающие заглублённые здания по глубине заложения подразделяют на полузаглублённые (отвальные), заглублённые (мелкого и глубокого заложения) и врезанные в склоны(Рис.34.1., Швецов, 1994), а по характеру объёмно-планировочного решения – на возвышающиеся, врезанные в крутые откосы, здания с внутренними двориками и здания сквозного типа.

По К.К. Швецову (1994), необходимый эффект снижения энергозатрат при эксплуатации заглублённых зданий может быть достигнут лишь при соблюдении ряда требований, касающихся выбора места для строительства, определения типа здания и глубины его заложения, размещения на участке и ориентации, наличия соответствующего инженерного оборудования и т.д.

Эффективность снижения энергопотребления во многом будет определяться защитной толщей грунта (обсыпкой), а также компактностью планировочных решений (предпочтительнее кубическая и близкие к ней формы зданий), конструктивными решениями теплоизоляции и гидроизоляции.

Поскольку заглублённые жилые здания возводят только с условием их естественного освещения и инсолирования, их не строят более одного-двух этажей. Определённый эффект в снижении энергопотребления в этих зданиях может быть достигнут при использовании солнечной энергии (активные и пассивные гелиосистемы) и других нетрадиционных источников энергии.

Помимо эколого-градостроительных выгод освоение подземного пространства позволяет значительно сократить затраты энергоресурсов при эксплуатации объектов различного назначения. Например, в Швеции строительство подземных сооружений для хранения нефти и нефтепродуктов объёмом более 100 тыс. м ³ более экономично, чем наземных, так как при этом потребление энергии на отопление снижается в 3 раза и на охлаждение в 10 раз.

 

Рис.34.1.Типы заглублённых зданий в зависимости от степени заглубления:

а – полузаглублённые, б – заглублённые, в – врезанные в склоны.