Продовження теми 4. Проблеми та резерви енергозбереження в житловому фонді

Лекція 5.

План лекції:

1. Фактори впливу на енергетичну ефективність будівель

2. Утеплення зовнішніх огороджувальних конструкцій.

3. Енергозберігаюче скління.

Головним|чільних| фактором|факторів|, що впливає на енергетичну ефективність будівель, є|з'являється| їх тепловий захист, відповідно, основний резерв зниження тепловтрат в будівлях пов’язаний з утепленням огороджувальних|обгороджувати| конструкцій з метою підвищення їх термічного опору. Теплоізолюючі якості огороджувальних конструкцій визначають їх здатність до передачі теплової енергії або теплообміну. Огороджувальні|обгороджувати| конструкції будівель повинні забезпечувати нормований опір тепловтраті з|із| мінімумом тепловодних| включень|приєднань| і герметичністю стикових з’єднань|сполук| у поєднанні з надійною пароізоляцією, що максимально скорочують проникнення всередину огороджувальних|обгороджувати| конструкцій водяної пари і унеможливлюють накопичення вологи в процесі експлуатації. Відповідно до норм, що діють, теплотехнічні характеристики огороджувальних|обгороджувати| конструкцій оцінюються за такими|слідуючими| показниками: опір тепловтраті, здатність|здібність| пропускати певну кількість повітря, а також здатність|здібність| сприяти тому, щоб|аби| конструкція не накопичувала|нагромаджувала| вологу в своїй товщі за рахунок конденсації пари.

Утеплення зовнішніх стін необхідно здійснювати із застосуванням тих теплоізоляційних матеріалів і технічних рішень|вирішень|, які забезпечують нормований рівень теплового захисту будівлі. Важливе|поважне| значення має спосіб обладнання теплоізоляції - зовні будівель або усередині|всередині| приміщень|помешкань| (при дотриманні заходів, що перешкоджають конденсації вологи в огородженні|огорожі|). Відповідно до ДБН В.2.6-31:2006 при проектуванні теплоізоляційної оболонки будинку на основі багатошарових конструкцій з внутрішньої сторони конструкцій слід розташовувати шари з матеріалів, що мають більш високу теплопровідність, теплоємність та опір паропроникненню (бетон, камінь, цегла і т.д.); при проектуванні нових будинків та реконструкції існуючих шари з теплоізоляційних матеріалів слід розташовувати з зовнішньої сторони огороджувальної конструкції, використовуючи при цьому фасадні теплоізоляційно-опоряджувальні системи.

З метою забезпечення сучасного рівня проектування та експлуатаційної надійності фасадних систем утеплення будівель Мінрегіонбудом розроблено і запроваджується пакет будівельних норм і стандартів. З першого червня 2008 р. набрали чинності норми, що регламентують застосування фасадних систем. Цей пакет документів включає вимоги| до їх проектування|, облаштування| та експлуатації|, класифікацію| і загальні| технічні| вимоги до них|. Так, фасадні системи повинні: витримувати високі вітрові навантаження (чим вище будівля, тим більший вплив здійснюють на нього вітрові навантаження, оскільки|тому що| на висоті зміни швидкості вітру можуть бути в три рази сильніші, ніж біля|в| основи|заснування| споруди); мати пожежну безпеку; забезпечувати довговічність (термін служби висотних будівель складає близько 150 років, отже, фасад має бути більш довговічним, щоб|аби| відповідати експлуатаційним характеристикам будівлі), естетичність, зручність обслуговування і ремонту.

Очікується, що використання зазначених нормативних вимог забезпечить необхідні рівень теплового захисту, термін служби, стабільність параметрів і безпеку експлуатації фасадних систем. Чинна нормативна база та нова процедура проведення комплексної державної експертизи проектів, надання дозволу на будівництво, забезпечення контролю та прийняття об’єкту в експлуатацію створює належні умови щодо реалізації проектів із сучасними енергоефективними архітектурно-технічними рішеннями на основі перевірених практикою технологій, матеріалів та виробів

Вимоги з підвищення енергетичної ефективності будівель стають однією з важливих|поважних| складових законодавства в більшості країн. З метою покращення енергетичних характеристик будівель Європейським Парламентом та Радою Європейського Союзу року було прийнято Директиву Європейського Союзу про енергетичні характеристики будівель. Зазначеною Директивою встановлено, зокрема, вимоги щодо: загальної схеми для методології обчислення комплексних енергетичних характеристик будівель; застосування мінімальних вимог щодо енергетичних характеристик нових будівель; застосування мінімальних вимог щодо енергетичних характеристик існуючих великих будівель, які підлягають значній реконструкції; енергетичної паспортизації будівель.

У Європі існує така класифікація будівель залежно від їх рівня енергоспоживання (кВт·год/м2 рік):

а) “стара будівля” (будівлі, побудовані до 1970-х років) – 300;

б) “нова будівля” (з 1970-х до 2000 року) – до 150;

в) “будинок низького споживання енергії” (з 2002 року в Європі не дозволено нижчого стандарту) – до 60;

г) “будинок з умовно пасивним рівнем енергоспоживання (ультранизького споживання)” – до 30;

ґ) “пасивний будинок” – до 15;

д) “будинок нульової енергії” (будівля, що архітектурно має той же стандарт, що й пасивний будинок, але інженерно оснащена так, щоб споживати винятково енергію, яку сама й виробляє) – 0;

е) “будинок плюс енергії” (будівля, яка за допомогою встановленого інженерного устаткування – сонячних батарей, колекторів, теплових насосів, рекуператорів, ґрунтових теплообмінників тощо – виробляє більше енергії, ніж споживає).

Будівництво будинків з низьким споживанням набирає обертів у Європі. З 2010 року в країнах Євросоюзу будуються будинки тільки з низьким споживанням енергії. Після 2012 року в масовому порядку зводяться пасивні будинки, в 2015-2020 роках в ЄС стоїть завдання будувати будинки з нульовим споживанням енергії.В Україні на сьогодні технічний стан переважної більшості існуючих будівель не дозволяє забезпечувати адекватний рівень енергетичних характеристик будівель. Відсутнє і спеціальне законодавство із забезпечення енергетичної ефективності будівель. В зв‘язку з цим на сьогодні підготовлено проекти ДСТУ «Енергоефективність будинків» та Закону України «Про енергетичну ефективність будівель» з формування нормативно-правової бази в сфері забезпечення енергетичної ефективності будівель.

Проектування теплоізоляційної оболонки будинків треба здійснювати з застосуванням теплоізоляційних матеріалів, термін ефективної експлуатації яких складає не менше 25 років. Як свідчить практика, питома вага| багатошарових огороджувальних|обгороджувати| конструкцій в стінах будівель в Швеції складає до 80%, Фінляндії — 90%, Норвегії — близько 100%. В результаті, тепловтрати через захищаючі|обгороджувати| конструкції будівель в Норвегії складають 47%, Канаді - 44%, Великобританії - 38%, в Україні - 70% від всіх тепловтрат в будівлях. На будівельному вітчизняному ринку вже представлений широкий асортимент теплоізоляційних матеріалів, які мають свої переваги та недоліки, найбільш раціональну сферу застосування, тому актуальне на сьогодні впровадження технічних рішень в будівельну практику в Україні має бути всебічно обґрунтованим і доцільним.

Утеплення покрівлі|покрівлі| – ще один спосіб підвищити енергоефективність будівлі. Покрівля як огороджувальна|обгороджувати| конструкція |покрівля| функціонує в досить жорсткому кліматичному режимі, випробовуючи|відчувати| на собі і дію підвищеної вологості|вогкості| і коливання|вагання| температури. В більшості випадків горищні дахи обладнують|влаштовують| холодними, без теплової ізоляції, а безгорищні|, в яких дах одночасно виконує функцію горищного перекриття, - теплими.

Мансарда є найбільш| вдалим| вирішенням| проблеми| енергозбереження| офісних| і житлових| приміщень|. Пристрій|устрій| одно-| або дворівневої мансарди дає можливість|спроможність| отримання|здобуття| додаткової площі|площі|, яку можна реалізувати з|із| прибутком. За рахунок цього прибутку інвестор міг би утеплювати|утепляти| будівлю як тендерне зобов’язання, знизивши|знизити| вартість забезпечення комфортного мікроклімату в приміщеннях|помешканнях|. За підрахунками, облаштування| мансардного поверху дозволяє скоротити витрати коштів на утеплення будинків на 15%.

Утеплення підлог і перегородок використовується, перш за все, з метою ізоляції «холодних» приміщень, таких як горища, підвали, гаражі, майстерні і ін. Головною перевагою утеплення підлог і перегородок є повне усунення щілин, що забезпечує високі економічні показники застосування теплової ізоляції. Особливо великий ефект при використанні теплоізоляції підлоги забезпечується при монтажі систем водяного або електричного обігріву типу «тепла підлога». Якісно ізольована конструкція підлоги (піностирол, пінополіуретан, мінеральна вата Нобасил і ін.) зменшує втрати електроенергії на обігрів об’єкту до 8-10%, крім того, покращує звукоізоляцію приміщень будівлі. Без теплової ізоляції значна частка теплової енергії, що виділяється нагрівальними елементами «теплої підлоги», втрачається крізь міжповерхові перекриття.

Використання сучасних теплоізоляційних матеріалів в конструкціях перегородок при відділенні|відокремленні| «холодних» приміщень|помешкань| від опалювальних дозволяє позбавитися від застосування|застосування| традиційних матеріалів (цеглина, дерев’яні бруси) і значно знизити|знизити| трудовитрати і полегшити конструкцію. Основним критерієм вибору ізоляційного матеріалу для конструкцій підлоги|статі| є|з'являється| призначення приміщень|помешкань| (житлові, виробничі, спортивні). Основною вимогою при тепловій ізоляції перегородок, поряд з|поряд із| ефективною теплоізолюючою здатністю|здібністю| утеплювача при невеликій його товщині, є|з'являється| стійкість матеріалу до осідання в процесі експлуатації будівлі. Матеріал на конструкцію підлоги|статі| необхідно підбирати|добирати| таким, щоб|аби| звести до мінімуму тиск|тиснення| на теплову ізоляцію. Крім того, при облаштуванні теплової ізоляції підлоги|статі| необхідно враховувати можливість|спроможність| зволоження підлогового|напільного| покриття (у басейнах, ванних кімнатах і т.п.).

Найбільш перспективним є зниження тепловтрат через вікна за допомогою установки подвійних і потрійних склопакетів. Такі вікна володіють підвищеним рівнем теплозахисту і дозволяють знизити до мінімуму притоку в приміщенні інфільтруючого холодного повітря. Через сучасне вікно з двокамерним склопакетом, вставленим в металопластикову конструкцію, пройде приблизно на 27% тепловій енергії менше, ніж через звичайне вікно з подвійними дерев’яними рамами. Конструкції сучасних віконних систем унеможливлюють виникнення щілин, маючи подвійний безперервний контур ущільнення. В ряді країн останніми роками (наприклад, в Швеції) в житлових будинках застосовують три,- і навіть чотирискляні вікна. Трискляні вікна в роздільно-спарених палітурках мають високі теплозахисні властивості (0,46-0,6 м^2*К/Вт), але при цьому на 15-25% знижується світлопропускання. Для забезпечення необхідної освітленості необхідно збільшувати площу вікон, що у свою чергу знижує теплоизолюючий ефект потрійного скління, крім того, при виготовленні рам в трискляних вікнах витрачається на 40% більше деревини, а їх установка і експлуатація (миття, фарбування) є більш трудомісткими. Ефективнішим технічним вирішення вікна з тим же тепловим ефектом (0,5-0,6 м²*К/Вт) є використання двоскляної конструкції у вигляді склопакету з одним енергозберігаючим склом. При тих же значеннях опору теплопередачі вартість вікна знижується на 18-25%.

Для досягнення необхідних значень опору теплопередачі скло покривають полімерними плівками. Плiвки на основi конструкцiй багатошарового полiстиролового покриття можуть селективно вiдбивати теплову енергію та пропускати свiтло. Вони забезпечують економiю електроенергiї взимку та влiтку, а також кращу видимiсть. Взимку плiвка віддзеркалює у примiщення до 30% теплової енергії, яка могла б бути втраченою через звичайне скло. Коефіцієнт теплопровідності| таких стекол складає 0,2÷0,6 м²*К/Вт. В ряді|в ряді| країн застосовують тришарові тепловідбиваючі плівки. В цьому випадку удається знизити|знизити| теплопровідності до| 0,13 м²*К/Вт. Влітку плiвки віддзеркалюють тепловi сонячнi променi та зменшують нагрiвання примiщення до 80%, що зменшує витрати на кондицiювання повітря. Вченi прийшли до висновку про можливiсть заощадити до 80% електроенергiї, яка витрачається протягом дня для освiтлення темних примiщень. З цiєю метою розроблено систему свiтловiдбиваючих плiвок та призм з синтетичних матерiалiв, якi монтуються на вiкнах та посилають вiдбите свiтло знов у примiщення.

Ще одним способом підвищення энергоеффективности вікон є наповненням склопакетів інертними газами. При цьому зменшуються конвекційні струми усередині склопакета, що призводить до зниження втрат теплової енергії. Для наповнення склопакетів використовуються інертні гази (наприклад, аргон, криптон, а також їх суміші), що володіють значними в’язкістю, щільністю і меншою, чим повітря, теплопровідністю. Як свідчить досвід, заповненням міжскляного простору газами з нижчою теплопровідністю тепловий опір можна підвищити ще на 20-25%. При цьому зменшуються конвекційні струми усередині склопакету, що призводить до зниження втрат теплової енергії. Поєднання заповнення міжскляного простору криптоном із застосуванням низькоемісійних стекол дозволяє: відмовитися від застосування двокамерних склопакетів або істотно поліпшити їх характеристики; зменшити на 25% товщину склопакету; знизити на 30% вагу склопакету; отримати склопакети з коефіцієнтом опору теплопередачі 1 м²*К/Вт і вище. Особливо доцільне використання відміченого способу утеплення при будівництві висотних будівель із застосуванням збільшеної товщини стекол в 8 і 10 мм.

Значні резерви економії теплової енергії містяться в раціональному архітектурно-будівельному проектуванні нових будівель. Так, теплоефективність| будівель багато в чому залежить від застосованих об’ємно-планувальних рішень|вирішень|. Особливу роль грає такий показник, як відношення|ставлення| gkjos площі огороджувальних|обгороджувати| конструкцій до опалювального об’єму|обсягу| будівлі, який отримав|одержував| назву «Коефіцієнт компактності». Через поверхню огороджувальних|обгороджувати| конструкцій відбувається|походить| до 70% сукупних тепловтрат, відповідно, чим менше їх площа|площа|, тим більше теплової енергії зберігається усередині|всередині| будівлі. У компактніших будівлях забезпечується більш рівномірний розподіл температури повітря в приміщеннях|помешканнях| і між підлогою|статтю| і стелею. Одним з напрямів|направлень| вирішення проблеми є|з'являється| проектування так званих «ширококорпусних|» будинків|домів| з|із| покращеним |поліпшувати| на 15-25% коефіцієнтом компактності. Окрім зниження тепловтрат, даний підхід забезпечує збереження|зберігання| нормативного мікроклімату усередині|всередині| будівлі.

На теплоефективність| будівель, що знов|знову| будуються, багато в чому впливає конструкція систем вентиляції, на яку в середньому доводиться|припадає| 15% сукупних тепловтрат за рахунок інфільтрації нагрітого повітря в холодний період року. Одним з найбільш простих| рішень проблеми є|з'являється| установка вентиляційних грат із|із| змінним перетином, що дозволяють регулювати режим повітрообміну залежно від поточних потреб. З|із| їх допомогою можна значно скоротити обсяги|обсяги| тепловтрат в опалювальний період. Для ефективного регулювання повітрообміну діапазон зміни наскрізного перетину грат повинен складати від 10 до 100%.

Дієвішим|дійовим| рішенням|вирішенням| є|з'являється| утилізація теплової енергії, яка втрачається |евакуйовувати| через систему вентиляції|. Таке рішення|вирішення| можливе в системах приточної механічної вентиляції, де повітря примусово забирається з|із| приміщень|помешкань| з|із| високим вмістом вологи і забруднень за допомогою витяжних клапанів. Система приточної механічної вентиляції з|із| теплообмінником забезпечує істотне|суттєве| підвищення енергоефективності будівлі. Ефективність теплообмінників визначається їх конструкцією і може варіюватися від 45 до 90%. Проте|однак|, не дивлячись на|незважаючи на| переваги даного рішення|вирішення|, існує лава|низка| обмежень по його застосування|застосуванню|. До їх числа входить необхідність розробки об’ємно-планувальних рішень|вирішень| для розміщення теплообмінників, додаткових воздуховодів| і створення|створіння| захисту рекуператорів від заморожування при температурах нижче -10 град. С. Найбільш істотним недоліком є |суттєвою| необхідність |утрудненням| додаткових витрат|затрати| на придбання|надбання| і монтаж устаткування|обладнання|. Крім цього, проектування систем приточної вентиляції для висотних будівель - досить|достатньо| складний і трудомісткий процес. Фахівці|спеціалісти| рекомендують використання даного рішення|вирішення| при будівництві одноквартирних і малоповерхових житлових будинків до 7 поверхів, де воно може бути реалізоване в більш простішому конструктивному виконанні.

Для житлових будівель середньої і підвищеної поверховості найбільш доцільним

У галузі будівництва Мінрегіонбудом забезпечується послідовна робота щодо створення та застосування відповідної нормативно-методичної бази з питань теплового захисту будівель і споруд, запровадження нових прогресивних фасадних утеплювальних систем та світлопрозорих конструкцій у будинках, сучасного енергоефективного інженерного обладнання, систем регулювання та обліку енергоспоживання, економічних автономних та поквартирних систем опалення. В стадії розробки знаходиться ряд нормативних документів щодо застосування сонячної енергії для гарячого водопостачання та теплових насосів для опалення будинків і споруд. Одним з перспективних питань є впровадження в практику будівництва та реконструкції об’єктів-теплоспоживачів нових прогресивних технологій і технічних рішень з використанням електроенергії як альтернативи природному газу, нетрадиційних відновлюваних джерел енергії (сонця, енергії довкілля тощо). З урахуванням актуальних питань енергоефективності та сучасних потреб населення та будівельного комплексу, а також на підставі результатів наукових досліджень, натурного досвіду щодо експериментального впровадження нових прогресивних рішень, технологій та обладнання вдосконалюється існуюча нормативно-методична базу з її поступовим наближенням до загальноєвропейських стандартів.