Таблица 1. Теплотехнические сопротивления ограждающих конструкций, обеспечивающие санитарно-гигиенические условия в жилых помещениях
Таблица 2а. Требуемые теплотехнические сопротивления ограждающих конструкций для обеспечения условий энергосбережения в жилых помещениях
Таблица 2б.
Таблица 3. Приведенное термическое сопротивление окон и балконных дверей
Таблица 4. Статьи дополнительных затрат и возможная экономия при комплексном энергосбережении в зданиях.
Если начать с экономичности, то, как известно, необходимость любой покупки ставит перед покупателем проблему выбора — что из всего многообразия предложений максимально удовлетворит потребности покупателя и его представления о цене и качестве товара. Применительно к строительству индивидуального дома застройщику обязательно придется принять решение, определяющее уровень качества будущего жилища, и оценить возможность оплатить это качество как сумму стоимости строительства и последующих жилищных эксплуатационных расходов.
Эти вопросы являются, наверное, самыми трудными и даже мучительными для застройщика, так как после ответа на них следует ряд более обоснованных решений о выборе конструкций и материалов для строительства. Как раз на этом трудном первоначальном этапе встает вопрос об энергосбережении и, как следствие, вопрос о возможной экономии в будущем при многолетней эксплуатации жилья. Энергосбережение в современных домах — вопрос многогранный и сложный, но попытаемся в нем разобраться.
Теплоизоляция конструкций и чем она измеряется
Основным направлением в обеспечении условий энергосбережения при эксплуатации любого здания является повышение теплоизоляционных характеристик ограждающих конструкций. К ограждающим конструкциям относятся:
- наружные стены
- цокольное (нижнее) и чердачное (верхнее) перекрытия
- полы подвала
- крыша в мансардном этаже
Для обеспечения теплоизоляционных характеристик ограждающих конструкций, безусловно, главное значение играют материалы, из которых выполняются эти конструкции. Как выбрать эти материалы в требуемом количестве для обеспечения какой-то определенной степени теплоизоляции? Требуемая степень теплоизоляции современных ограждающих конструкций — вопрос, всегда требующий дополнительных разъяснений и рекомендаций со стороны специалистовпроектировщиков.
И действительно, какую степень теплоизоляции считать минимальной, какую — максимальной, и какую в итоге предпочесть? Для начала оговоримся, что упомянутая степень теплоизоляции ограждающих конструкций нормируется в официальных общегосударственных Строительных Нормах и Правилах (сокращенно СНиП), которые являются главными руководящими документами при проектировании и строительстве, а иногда, в определенном смысле, и законодательной базой для обоснования принятых проектных решений.
На сегодняшний день в СНиП, а именно в СНиП II-3-79* “Строительная теплотехника”, приведены сразу две группы требований к термическому сопротивлению ограждающих конструкций. Под термическим сопротивлением ограждающих конструкций понимается способность наружных стен, перекрытий и крыш препятствовать теплообмену между внутренними помещениями и внешней средой, т.е. по сути дела это измеритель степени теплоизоляции. Чем больше термическое сопротивление, тем, соответственно, выше теплоизоляция ограждающей конструкции.
Первая группа требований СНиП (комфорт)
Первая группа требований к термическому сопротивлению ограждающих конструкций призвана обеспечить такую степень их теплоизоляции, при которой во внутренних помещениях возможно создание комфортного и устойчивого климата с точки зрения санитарно-гигиенических условий проживания, вне зависимости от колебаний параметров наружного воздуха (лето, зима, кратковременные заморозки или оттепель).
В таблице 1 приведены значения требуемых СНиПом термических сопротивлений ограждающих конструкций зданий, проектируемых для строительства в Москве и Московской области и удовлетворяющих санитарно-гигиеническим условиям проживания. Также в таблице приведены характеристики ограждающих конструкций, выполненных из традиционных материалов и обеспечивающих данные термические сопротивления.
В зимний период года, при обеспечении только вышеупомянутых санитарногигиенических условий, через ограждающие конструкции происходят значительные потери тепла, вырабатываемого системой отопления. Поэтому для снижения этих теплопотерь и экономии энергоресурсов в масштабах страны с 1995 года приняты дополнительные требования к повышению термического сопротивления ограждающих конструкций проектируемых зданий. Данные требования как раз и составляют вторую группу требований в СНиП II-3-79*.
Вторая группа требований СНиП (энергосбережение)
Вторая группа повышенных требований к термическому сопротивлению ограждающих конструкций призвана обеспечить такую степень их теплоизоляции, при которой потери тепла сводятся к минимуму. Это, собственно, и есть энергосбережение, которое должно благоприятно сказываться на кошельке жильцов или хозяев дома, а в глобальном масштабе — экономить для будущих поколений землян невозобновляемые источники энергии (нефть, природный газ), используемые современными системами отопления.
Ниже, в таблицах 2а и 2б, приведены значения требуемых СНиПом термических сопротивлений ограждающих конструкций жилых помещений зданий, проектируемых для строительства в Москве и Московской области и обеспечивающих условия энергосбережения. Также в таблицах 2а и 2б приведены характеристики ограждающих конструкций, выполненных, соответственно, из традиционных и современных теплоэффективных материалов, удовлетворяющих данным термическим сопротивлениям.
Как видно из данных, приведенных в таблицах 2а и 2б, термические сопротивления, обеспечивающие условия энергосбережения приблизительно в 2,5 раза превышают аналогичные значения из таблицы 1, где речь шла об обеспечении только санитарно-гигиенических условий. Выполнение такой теплоизоляции вряд ли будет рациональным только за счет утолщения ограждающих конструкций с применением традиционных материалов (см. таблицу 2а).
Единственным путем здесь является поиск и применение для ограждающих конструкций современных и более теплоэффективных материалов (см. таблицу 2б).
Проблема применения современных материалов
Нельзя не упомянуть о том, что применение современных, недавно появившихся теплоизоляционных материалов с учетом их повышенных теплотехнических характеристик, строго говоря, незаконно, так как эти характеристики гарантируются заводами-изготовителями, а не Госстроем РФ. Поэтому проектировщики по-прежнему обязаны закладывать в расчеты низкие теплотехнические характеристики материалов из того самого СНиП II-3-79*, который первоначально был издан Госстроем еще в 1979 году.
Тогда большинства нынешних материалов и технологий их изготовления даже не существовало. Между тем теплотехнические характеристики тех немногочисленных “советских” материалов, попавших в СНиП II-3-79*, значительно уступают современным. Другими словами, новые требования к теплоизоляции государством уже поставлены, а новыми материалами воспользоваться пока нельзя. Говорят, что работа над расширением списка СНиПовских материалов и пополнение его современными материалами ведется, но когда эта работа будет завершена — неизвестно.
По старинке дешевле ?!
А теперь, после знакомства с терминологией и смыслом действующих норм, отметим, что застройщики зачастую отказываются от соблюдения действующих условий энергосбережения, ограничиваясь лишь соблюдением санитарногигиенических условий, и это их обоснованный выбор. Кажущееся снижение эксплуатационных расходов на отопление за счет снижения теплопотерь здания по определенным причинам игнорируется. Попробуем разобраться почему.
Оконный вопрос или цепная реакция энергосбережения
С точки зрения теплотехники, обеспечение условий энергосбережения только за счет увеличения термического сопротивления ограждающих конструкций полностью не решает проблемы теплопотерь, так как это всего лишь одна из составляющих комплекса мероприятий. Так, например, большая часть теплопотерь (до 40–60%) из помещений приходится не на ограждающие конструкции как таковые, а на оконные и дверные проемы, в них расположенные, которые, строго говоря, тоже относятся к ограждающим конструкциям.
Поэтому необходимо повышать термическое сопротивление оконных и дверных заполнений, что также нашло свое отражение в СНиП II-3-79* “Строительная теплотехника”. Требуемое термическое сопротивление окон и балконных дверей, согласно СНиП II-3-79*, составляет — 0,53 м2•°С/Вт. Сравним данное значение с приведенными термическими сопротивлениями различных конструкций оконных и дверных блоков, применяемых в современном строительстве (см. таблицу 3). В наши дни стало общепринятой нормой применять в конструкциях окон стеклопакеты, утепленные переплеты с суперуплотнителями и т.п. Без этих мероприятий увеличение термического сопротивления только наружных стен бессмысленно.
Тепло, но. . . душно
Применение сверхгерметичных оконных и дверных блоков делает невозможным нормальную естественную вентиляцию внутренних помещений, так как через них практически полностью прекращается приток наружного воздуха. Можно сказать, что здесь налицо явное отставание действующих норм на проектирование систем вентиляции от норм, регламентирующих повышенную теплоизоляцию и воздухонепроницаемость ограждающих конструкций и, в частности, оконных и дверных заполнений.
Так СНиП 2.08.01-89* “Жилые здания” требует проектирования в жилых зданиях вентиляции исключительно с естественным побуждением. Принципиальная схема функционирования этой системы вентиляции такова. Приток свежего воздуха в здание происходит неорганизованно — через неплотности оконных и дверных заполнений, а также микропоры ограждающих конструкций. Между прочим на нагревание этого свежего воздуха, поступающего в здание и используемого на нужды вентиляции, необходимо затрачивать дополнительно до 50% мощности системы отопления.
После продолжительного нахождения воздуха внутри жилых помещений, в нем накапливаются газообразные продукты жизнедеятельности человеческого организма, например, углекислый газ, влага, выделяющаяся с поверхности человеческого тела и при дыхании. В санузлах и кухнях источниками дополнительного загрязнения и увлажнения воздуха выступают ванны, души, варочные плиты и т.п.
Загрязненный “отработанный” воздух внутренних помещений необходимо постоянно обновлять. Здесь следует упомянуть о том, что вопросы вентиляции являются крайне важными для обеспечения комфортного климата внутренних помещений, а также для нормальных условий эксплуатации материалов в ограждающих конструкциях здания. Функционирование системы вентиляции с естественным побуждением основано на том, что “отработанный” воздух выводится через стеновые вентиляционные каналы (стояки), где, кстати, опять присутствуют значительные теплопотери.
Ведь нагретый “отработанный” воздух практически вылетает “в трубу”. Если говорить о вытяжке, то нормальная работа естественной вытяжной вентиляции в жилых зданиях гарантируется действующими нормами при температуре наружного воздуха –5°С, при более низких температурах (зимой) вытяжка работает интенсивнее расчетных условий, что повышает теплопотери здания, а при более высоких температурах наружного воздуха (летом) интенсивность работы вытяжки снижается практически до нуля.
Согласно строительным нормам, жилые помещения в этот период года должны вентилироваться за счет сквозняков, возникающих при открытии форточек, окон и балконных дверей.
Не душно, но и не тепло
Очевидно, что для нормальной естественной вентиляции сверхгерметичных помещений необходимо предусматривать, как минимум, установку оконных блоков со специальными приточными устройствами, но тогда это сводит “на нет” саму идею сверхгерметичности помещений и обеспечения повышенной теплоизоляции оконных заполнений. К тому же окно с приточным устройством теряет определенную часть своей светопропускающей площади.
Плюс большинство импортных приточных устройств для современных окон не адаптировано к суровым российским условиям и имеют целый ряд конструктивных недостатков. Далее возникает логичный вопрос — кто может гарантировать, что наружный воздух действительно чище внутреннего, что особенно актуально для летнего периода года, когда наружный воздух душных и пыльных городских улиц мало соответствует понятию “свежий воздух”.
Оконные приточные устройства, открытые форточки и фрамуги, неплотности в оконных заполнениях также снижают шумоизоляционные характеристики ограждающих конструкций, что не соответствует современным требованиям и представлениям о комфорте.
Комплексное энергосбережение — тепло и не душно
Можно констатировать, что будущее систем вентиляции видится за приточновытяжными системами с механическим побуждением. Особенностью данных систем вентиляции является применение приточных вентиляторных установок, характерных для современных систем кондиционирования воздуха. Эти установки могут монтироваться в наружные стены и крыши зданий. При этом для кондиционирования воздуха (придание воздуху требуемых свойств) действительно открываются широкие возможности.
В частности можно упомянуть функцию рекуперации (подогрева приточного воздуха за счет вытяжного “отработанного”). От приточного устройства свежий воздух в необходимом объеме по системе приточных воздуховодов доставляется в каждое помещение здания. Удаление воздуха (вытяжка) осуществляется также принудительно, но по обратной схеме: из внутренних помещений по системе вытяжных воздуховодов, через рекуператор, наружу.
И только в этом случае окна могут быть полностью герметичными и неоткрывающимися, что принято в передовой зарубежной практике. Также стоит упомянуть, что, согласно готовящемуся к изданию СНиП 31-02-2001 “Дома жилые одноквартирные”, который должен быть введен в действие с 1 января 2002 г., вентиляция в одноквартирных жилых домах может быть:
- с естественным побуждением удаления воздуха через вентиляционные каналы (или традиционная);
- с механическим побуждением притока и удаления воздуха, в том числе совмещенная с воздушным отоплением;
- комбинированная (комбинирующая первые два типа систем).
Таким образом, строительные нормы проектирования позволят официально принимать действительно логичные проектные решения на основе соблюдения требований энергосбережения не только для ограждающих конструкций, а для всего комплекса конструкций и систем дома, обеспечивающих внутренний климат в помещениях.
Правда, стоимость описанных приточно-вытяжных систем вентиляции достаточно велика, так как скорее всего их придется выполнять из импортных материалов и комплектующих, приобретаемых по импортным ценам, да еще с “накрутками” отечественных поставщиков. В отличие от естественной вентиляции приточно-вытяжные системы требуют дополнительных эксплуатационных расходов — платы за потребляемое ими электричество, амортизацию и ремонт.
Бесперебойная работа этих систем также зависит от качества местного электроснабжения. Экономия тепла в зданиях при таком комплексном подходе влечет значительное удорожание строительства, что приводит многих индивидуальных застройщиков к решению об отказе от такого энергосбережения, сулящего надежды на будущую экономию. Тем более что цены на энергоносители в РФ пока далеки от мировых.
Обобщим все ранее изложенные соображения в таблице 4. Окончательное решение о степени теплоизоляции здания должно быть принято застройщиком после оценки и сравнения дополнительных затрат с возможной экономией по статьям, приведенным в таблице 4.
