Тема 4. Проблеми та резерви енергозбереження в житловому фонді

Лекція 4.

План лекції:

1. Стан житлового фонду.

2. Енергетична ефективність будівель як економічна категорія

3. Проблеми енергоефективності огороджувальних конструкцій

В Україні налічується близько 600 тис. будинків державної, комунальної, приватної та спільної власності, з них багатоповерхових (5 поверхів і більше) - 70 тисяч. Централізованим водопостачанням в Україні забезпечені близько 100 тис. комунально-побутових і соціально-культурних об'єктів, мешканці близько 12,8 млн. квартир та індивідуальних житлових будинків. Холодне водопостачання і каналізацію мають 92,3 % житлового фонду; гаряче водопостачання - 50,0 %; централізоване опалення - 50,0 %. В Україні, як і в багатьох країнах Європи, значна кількість первинних енергетичних ресурсів, споживається у будівлях. На опалення житлових, громадянських будівель щорічно|щорічно| витрачається близько 75 млн т у. п. палива|пального| (при загальному|загальному| енергетичному балансі країни близько 300 млн т у. п.|пального|). Через низькі теплотехнічні властивості огороджувальних |обгороджувати| конструкцій будівлі є основним джерелом втрат теплової енергії при забезпеченні потреб в опаленні та гарячому водопостачанні. Високі втрати теплової енергії на стадії теплоспоживання визначають актуальність для будівельної галузі і житлово-комунального господарства суттєвого зниження витрат на теплозабезпечення знову зведених та існуючого фонду будівель, підвищення енергоефективності їх експлуатації. Енергетичну ефективність будівель слід розглядати як категорію економічну, так як вона в основному визначає співвідношення між початковими витратами на виготовлення інженерних систем, які в комплексі утворюють будинок, і витратами на експлуатацією цих систем з метою забезпечення незмінних тепловологісних умов в приміщеннях в незалежності від змін кліматичних параметрів оточуючого середовища.

Політика інтенсивного будівництва житла у 80-і роки, направлена на задоволення першочергових потреб - вирішення проблеми забезпечення населення у житлових площах, викликала до життя індустріальні методи, крупнопанельні конструктивні системи та сучасні технології будівництва житлових будинків. В основному, міста забудовувалися 9-и, 12-и і більшої поверховості крупнопанельними будинками на вільних, віддалених від центрів міст територіях. Багатоповерхові жилі будинки, що збудовані в той період і будуються до цього часу, відрізняються від п’ятиповерхових більшою комфортністю, але теж мають багато недоліків. Технічний стан переважної більшості існуючих будівель не дозволяє забезпечувати адекватний рівень енергетичних характеристик будівель, що обумовлює їх неефективність з погляду енергозбереження. Перш за все, зовнішні огороджувальні конструкції будівель мають приблизно в 2-3 рази менші проти європейських норм теплоізолюючі якості. Аналіз експлуатаційних характеристик зовнішніх стін масових серій будівель, що складають основний житловий фонд країни, показав, що термічний опір теплопередачі зовнішніх стін знаходиться на рівні 0,6-1,2 (м²*К)/Вт. В західних країнах цей теплотехнічний показник значно вищий: Канада – 2,5-3,7, Норвегія і Швеція – 4 (м²*К)/Вт. Фактичний опір теплопередачі стін будинків старого житлового фонду після 20-30-річної експлуатації в 3-4 рази менше сучасних державних нормативних вимог.

Низькі теплотехнічні показники огороджувальних конструкцій будівель як кінцевих теплоспоживачів приводять до невиправданих витрат і втрат теплової енергії. Питомі втрати палива на 1 кв. м загальної площі в Україні в 2-3 рази перевищують аналогічні показники країн Західної Європи і Північної Америки. На опалення однакової площі в Польщі витрачається у 3-4 рази менше енергії, а ніж в Україні У скандинавських країнах, де клімат суворіший за вітчизняний, енерговитратність житлових будинків складає 120-150 кВт*год./кв. м на рік (енергоефективних будинків – 60-80 кВт*год./кв. м), тоді як житлові будинки забудови останніх років в Україні споживають 300-400 кВт*год./кв. м на рік. Чим більше втрачається теплової енергії, тим менше її залишається для забезпечення теплового комфорту приміщень і тим більше необхідно її забирати від теплоджерела, що визначає перевитрати коштів. При цьому температура повітря усередині|всередині| приміщень|помешкань| може бути значно нижче комфортної.

Тепловтрати будівлею залежать, головним чином, від наступних чинників: теплового опору огороджувальних |обгороджувати| конструкцій, влаштованої|улаштувати| в будівлі системи повітряобміну (природної або штучної системі| вентиляції і кондиціювання повітря), теплової активності підлоги|статі|, теплової стійкості приміщень|помешкань|, повітропроникненості огороджувальних|обгороджувати| будівельних конструкцій, конденсації водяної пари в огороджувальних|обгороджувати| будівельних конструкціях і ін. На тепловтрати будівлі значним чином впливає різниця температур внутрішнього повітря в приміщенні|помешканні| і зовнішнього (чим вона вища, тим більшими є тепловтрати|). Основні втрати теплової енергії в будівлях відбуваються|походять| через: стіни, що мають низький термічний опір; дахи (зазвичай|звично| з|із| м’якими плоскими покрівлями|покрівлями| і низьким термічним опором); вікна і балконні двері, які через фізичний знос мають нещільність, сприяючі фільтрації повітря; фундаменти, в яких відсутня теплоізоляція; вхідні не утеплені двері; зовнішні виступаючі конструкції - балкони, козирки і т.п.|тощо|, які сприяють передачі теплової енергії в навколишнє середовище.

В Україні | тепловтрати через огороджувальні| конструкції| будинків| складають| до 70% всіх| загальних| витрат| будівлею, тоді як в розвинених| країнах| Західної Європи вони дорівнюють| 38-44% (тобто | в 2 рази|вражай| менше|).Через стіни всіх побудованих|спорудити| в Україні будівель протягом одного опалювального періоду проникає в атмосферу близько 41 млн Гкал теплової енергії, для виробництва якої доводиться спалювати в котельних майже 6,5 млрд куб. м природного газу. Більше 37 млн Гкал (6 млрд куб. м газу) втрачається через вікна і приблизно 13 млн Гкал (2 млрд куб. м газу) - через дахи будинків|домів|. Сукупні теплові втрати через огороджувальні |обгороджувати| конструкції будівель оцінюються величиною більше 90 млн Гкал на рік, на відшкодувати яких потрібно спалити|попалити| близько 14,5 млрд куб. м природного газу. Найбільші втрати тепла (до 70-80% спільних|загальних| тепловтрат) відбуваються|походять| в зонах з|із| холодним кліматом через огороджувальні|обгороджувати| конструкції будівель, основну поверхню яких складають фасади. Фасади є неоднорідною конструкцією, що складається з непрозорої (суцільній частці|частині| стіни) і світлопрозорих конструкцій (вікон, балконних дверей, еркерів тощо). Особливо це характерно для «вузьких» панельних будівель, які складають переважну більшість у вітчизняному житловому фонді|фундації|. В цьому випадку головна проблема утеплення будівель - це проблема утеплення фасадів.

Найбільш вразливим місцем в огороджувальних|обгороджувати| конструкціях залишаються вікна, не дивлячись на|незважаючи на| постійне їх вдосконалення. У звичайних|звичних| дерев’яних вікнах з|із| подвійним склінням через нещільність огороджувальних|обгороджувати| конструкцій в житлову кімнату поступає|надходить| зовнішнє повітря в кількості, при якій за 1 годину замінюється половина об’єму|обсягу| внутрішнього повітря приміщення|помешкання| (з кратністю повітрообміну - 0,5). Проте|однак| з часом|згодом| в таких вікнах утворюються різні щілини, внаслідок чого виникає значне збільшення|надмірна| інфільтрації повітря. Тепловтрати через вікно відбуваються|походять| по декількох каналах: втрати через віконний блок і палітурки (містки холоду, нещільність), втрати за рахунок теплопровідності повітря і конвективних потоків між стеклами, також тепловтрати за допомогою теплового випромінювання. Величина тепловтрат через віконний блок безпосередньо|прямо| залежить від конструкції вікна, використовуваних матеріалів, якості їх виготовлення. У реальності вона складає близько 10 % від сукупних |загальних| тепловтрат |із| приміщенням|помешкання|. Решта тепловтрат - це втрати безпосередньо через скління. Найбільш значні тепловтрати в будівлях, побудованих|спорудити| в минулому столітті|віці|, пов’язані з інфільтрацією нагрітого повітря з|із| приміщень|помешкань| через щілини, що виникають унаслідок|внаслідок| нещільного прилягання стулки вікна до рами.

Для будівель перших масових серій насиченість фасадів світлопрозорими конструкціями варіюється в широких межах - 30-60%, для сучасніших будівель із|із| огороджувальними |обгороджувати| конструкціями з|із| скла і бетону вона досягає 60-100%. Навіть досягши нових нормативних показників з опору теплопередачі, із-за значної різниці термічного опору непрозорих і прозорих конструкцій (у 4-6 разів) приведений до загальної площі термічний опір істотно|суттєвий| знижується, враховуючи сумірність поверхонь непрозорої і прозорої частки|частини| стіни. При існуючий площі світлових отворів, особливо в будинках|домах| з|із| малометражними квартирами, із-за недосконалості застарілих конструкцій вікон, їх незадовільного технічного стану|достатку| через скло, раму і ущільнення Україна витрачає на обігрів атмосфери близько 6 млрд грн. Звідси, головним |чільне| в утепленні фасаду є вирішення проблеми утеплення його світлової частки|частини|, без вирішення якої утеплення будівель фактично є малоефективним.

Теплотехнічні характеристики огороджувальних|обгороджувати| конструкцій будівель і споруд|споруджень| істотно|суттєвий| впливають на роботу таких інженерних систем як опалення, вентиляція і кондиціювання повітря, які споживають значну кількість теплової енергії. Найбільш поширеною практикою вибору типу|типу| інженерних систем на сьогодні є мінімізація їх первісної вартості з|із| обліком|урахуванням|, в окремих випадках, обмежень, визначених пожежними вимогами. При цьому не враховуються особливості роботи інженерних систем під час експлуатації, які можуть істотно|суттєвий| вплинути на надійність і енергоефективність заходів з забезпечення стандартів якості мікроклімату приміщень або індивідуальних потреб до комфорту.

Значні втрати теплової енергії в будівлях відбувається|походить| за рахунок надлишкового|надмірного| опалення (особливо в перехідні періоди року), під яким розуміється подача більшої кількості теплової енергії, ніж це необхідно для забезпечення теплового комфорту. При надлишковому|надмірному| опаленні температура внутрішнього повітря підвищується і, відповідно, зростають|ростуть| втрати теплової енергії, в першу чергу через те, що споживач, із-за перегріву приміщень,|помешкань| відкриває|відчиняє| вікна, самостійно регулюючи стан внутрішнього мікроклімату приміщення. Надлишкове|надмірне| опалення може бути пов’язане з неефективністю| регулювання| відпусткою| теплової| енергії| з теплоджерела, нерівномірним її по об’єкту теплоспоживання|вжитку|, розбалансуванням| опалювальних| систем, відсутністю або | неефективністю| засобів | регулювання| тепловіддачі| опалювальних| приладів тощо|. Підвищення теплозахисту існуючих будівель при виконанні їх капітального ремонту не супроводжується|супроводжується| адекватним зниженням потужності в проектах системи опалення.

Енергетична ефективність будівель багато в чому залежить від якості їх експлуатації, що визначається не лише|не тільки| наявністю сучасних приладів регулювання теплопостачання (тепловіддачі), але і відповідною організацією експлуатаційних служб. Можна спорудити сучасну, добре захищену від теплових втрат будівлю, обладнану енергоефективними |опалювальними системами (з|із| можливостями автоматичного |управління параметрами теплоносія, у тому числі, програмного|програмового| управління), але|та| вони ефективно не працюватимуть в умовах некваліфікованої експлуатації як будівлі, так і інженерних систем. Так, згідно| з нормативними| актами, температура повітря в приміщенні, залежно від| його призначення,| | повинна коливатися| від| 18 до 23 град. С|із|. Для цього|, відповідно| до будівельних| норм і правил, температура теплоносія| на вході| до опалювального приладу, повинна бути| в межах| 100-90 град. С; т|ільки за цих| умов (при незмінності проектних рішень)|глузду| в приміщеннях можна| забезпечити нормативні вимоги до температури внутрішнього повітря|. В реальності| температура води, яка подається в системи опалення, тримається| в|в| межах| 40-50 град. С|.

Причиною перевитрат| теплової| енергії| є значне фізичне зношення| опалювальних| систем (подекуди| воно| сягає| 80 %|), а також| їх аварійно-критичний| стан, що| призводить| до зростання витрат ПЕР, низької| якості| послуг| з опалення та створює| передумови| для бажаного і реального відключення| теплоспоживачів від| централізованого теплопостачання| в усіх| регіонах| Україні. Існують інші проблеми в системах опалення, такі як: розрегульованість режимів теплоспоживання, розукомплектування елеваторних вузлів, самовільне порушення споживачами схем приєднання, установлених проектами, технічними умовами та договорами. Проблеми опалювальних систем проявляються, в першу чергу, у розрегульованості всієї системи централізованого теплопостачання. Як наслідок - недостатні (через підвищені втрати тиску) напори теплоносія на вводах в будівлю, що у свою чергу призводить до бажання абонентів забезпечити необхідний перепад за допомогою зливу води їз зворотних трубопроводів для створення хоча б мінімальної циркуляції в опалювальних приладах, що приводить до появи нових абонентів із зниженими перепадами тиску. Таким чином, відбувається «ланцюгова реакція» у напрямку тотального розрегулювання системи теплопостачання.

Непрямою причиною завищених тепловтрат будівлями є|з'являється| відсутність індивідуального регулювання, обліку|урахування| об’ємів|обсягів| і якості теплової енергії в квартирах багатоповерхових будівель. Замість інструмента обліку теплової енергії, використаної на централізоване опалення, введені нормативи. Населення оплачує послуги теплопостачання не прямо, а по нормам витрат, які встановлюються органами місцевої влади, і які є однаковими для всіх приміщень поза залежністю від теплотехнічних характеристик зовнішніх конструкцій, висоти стелі, кліматичних районів забудови, що не ув’язується з реальнім обсягом споживання теплової енергії конкретним теплоспоживачем. Таким чином, в умовах відсутності поквартирних приладів регулювання і обліку теплової енергії населення фактично не являється покупцем теплової енергії в ринковому розумінні цього слова і не має стимулів до економії теплової енергії.

Значні проблеми енергозбереження криються в архітектурно-технічних рішеннях фасадів будівель і матеріалі зовнішніх огороджуючи конструкцій. Це, насамперед, стосується громадських будівель з скла, бетону і металу, будівництво яких свого часу звеличилося як шедевр революційною архітектурно-технічній думки. При низьких цінах на енергоносії питання збереження енергії на опалення і кондиціювання повітря в приміщеннях у той час розглядалися як другорядні. На сьогодні надмірне захоплення цим напрямом в будівництві без серйозного теплотехнічного обгрунтування, прогнозування енергетичної ефективності експлуатації будівель визнається як істотна будівельна помилка. Такі будівлі мають високий рівень енергоспоживання як літом, так і взимку.

На енергоефективність огороджувальних конструкцій впливають і особливості об’ємно-планувальних рішень. Додаткові тепловтрати можуть бути пов’язані з складною геометрією фасадів будівлі: наявністю виступів і інших архітектурних елементів, які збільшують площу огороджувальних|обгороджувати| конструкцій і тим самим призводять до зниження теплової ефективності до 15% в порівнянні з будівлею з|із| рівним фасадом. До енергодефіцитних будівель відносять будинки-башти, будівлі з розвиненою зовнішньою поверхнею (з лоджіями, балконами, еркерами, різними виступами), що сприяють збільшенню тепловтрат. Негативна роль цих чинників особливо виявляється в періоди часу, характерні для вітчизняних умов опалювального періоду, що поєднують низькі температури зовнішнього повітря з високою швидкістю вітру. Теплоенергетична дія зовнішнього клімату може впливати на тепловий баланс будівлі і, отже, на теплоенергетичне навантаження (систему опалення, кондиціювання повітря) як позитивно, так і негативно. Так, дія сонячної радіації на будівлю в зимовий час знижує навантаження на опалювальну систему.

Таким чином|, забезпечення і оцінка енергоефективності будівель як споживачів теплової енергії передбачає облік|урахування| багатьох чинників|факторів|, здатних|здібних| вплинути на кінцевий|скінченний| результат і забезпечити досягнення оптимального мікроклімату приміщень, вимог до якості гарячого водопостачання|помешкань| при мінімальних енергетичних і, відповідно, матеріальних витратах|затратах|. За підрахунками фахівців, загальна оцінка потенціалу енергоефективності в будівлях знаходиться у межах 20–50 %, більше ніж 60% будинків в Україні мають потенціал зменшення споживання теплової енергії від 40 до 50%.