В последнее время все чаще поднимается вопрос энергоэффективности. Разрабатываются новые методики по ее учету, вводятся новые требования и издаются законы. Федеральный закон от №261-ФЗ «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации» вступил в силу еще в ноябре 2009 года.
Согласно ему вводятся новые требования к зданиям, строениям и сооружениям, конструктивным и инженерно-техническим решениям, отдельным элементам, конструкциям зданий, к используемым устройствам и технологиям и др., которые планируется пересматривать каждые пять лет с целью повышения энергоэффективности. Но уже сейчас многие объекты им не соответствуют.
Через пять, десять и более лет их станет количественно больше. Здание тем более энергоэффективно, чем меньше оно теряет теплоты, энергии, чем выше сопротивление теплопередаче его ограждающих конструкции. Есть несколько вариантов, помогающих снизить энергетические затраты [6], среди них можно выделить: применение новых технологий, конструкций; применение приточно-принудительной системы вентиляции с рекуперацией; использование возобновляемых источников тепловой энергии; применение более энергоэффективного инженерного приборов и оборудования (в том числе осветительного); автоматическое регулирование температуры теплоносителя; увеличение толщины теплоизолирующего слоя.
Пример увеличения толщины теплоизоляционного слоя встречается в технологии «пассивного дома» (англ. passive house). Это энергоэффективное здание, соответствующее наивысшему стандарту энергосбережения в мировой практике индивидуального и многоэтажного строительства. Такая технология не так давно известна в России и уж долгое время находит применение в странах Европы и США. Для пассивного дома энергопотребление составляет около 10 % от удельной энергии на единицу объема, потребляемой большинством современных зданий.
Незначительное отопление требуется лишь в период отрицательной температуры. В идеале «пассивный дом» является независимой энергосистемой, вообще не требующей расходов на поддержание комфортной температуры воздуха и воды [15]. Основным принципом проектирования энергоэффективного дома является использование всех возможностей сохранения теплоты. В частности, в таких зданиях предусмотрена увеличенная толщина теплоизоляции.
В Швеции по стандартам для «пассивного дома» толщина изоляционного материала в стене должна быть не менее 335 мм, а в крыше — 500 мм [12]. Однако решение применения толстой теплоизоляции для резкого сокращения потерь теплоты вызывает сомнение в его экономической обоснованности. Рассмотрим это на примере систем навесных вентилируемых фасадов (НВФ). Строительство вентилируемых фасадов — это простой и одновременно надежный вариант для снижения энергопотерь дома и повышения его энергоэффективности [9].
Они позволяют легко и просто реконструировать уже эксплуатируемое здание и повысить сопротивление теплопередаче его ограждающих конструкций. Они также соответствуют недавно принятым тепловым требованиям и могут применяться для строительства зданий, улучшают внешний вид здания, звукоизоляцию, влажностной режим ограждающих стен, сопротивляемость атмосферным воздействиям и др. [13]. Стоимость подконструкции НВФ напрямую зависит от толщины теплоизоляции [5].
Чем больше толщина утеплителя, тем больше должен быть вынос (расстояние от стены до облицовки). Подконструкция становится более массивной, для нее требуется большее количество элементов. Возникает необходимость использования более длинных кронштейнов, удлинителей, увеличивается количество заклепок, шайб и прочее [7]. Увеличение толщины теплоизолирующего слоя таких систем по сравнению с требуемой толщиной по теплотехническому расчету экономически нецелесообразно.
Вентилируемые фасады для экономии таким способом не подходят. Чтобы убедиться в этом, проведем следующий анализ. Проведем теплотехнический расчет, методика которого базируется на требованиях СНиП 23-02–2003 «Тепловая защита зданий» и СП 23-101–2004 «Проектирование тепловой защиты зданий», а также на рекомендациях для систем НВФ [3]. Для расчета в качестве несущей подконструкции фасада принимается решение компании «Юкон Инжиниринг» ATS 234а с видимым методом крепления облицовки.
Конструкция внешней стены с различной толщиной теплоизолирующего слоя [10] следующая: кирпичная кладка (250 мм); утеплитель «Rockwool Венти Баттс Д» (80– 250 мм); воздушная прослойка (60 мм); плитки керамогранита 600 × 600 мм (10 мм толщиной). Полученные по теплотехническому расчету результаты сводим в табл. 1. Далее делаем расчет затрат на отопление. Для этого находим потери теплоты за 10 лет по формуле [11]:
Qn–(n–1) = Σ n n–1 P(t)dt,
где P — теплопотери, Вт; n — срок (10 лет); Q — теплопотери за определенный срок (10 лет). При этом изменение теплопотерь со временем имеет следующую зависимость (рис. 1) [11]:
Р = 13 + 1,7√t*.
Зависимость была определена на временной срок в 50 лет, что соответствует безремонтному сроку эксплуатации систем навесных вентилируемых фасадов [1]. Далее, учитывая изменения тарифа, определяем затраты на электроэнергию (отопление принимаем электрическое) за 10 лет [11]:
Sn = [1,13(n3/2 – [n – 1]3/2) + 13] × (0,32n + 1,62).
Стоимость за электроэнергию за любой год Sn определяется как произведение тарифа cn на электроэнергию Jn, израсходованную за n-й год. Далее рассчитываем стоимость подконструкции системы НВФ для каждой толщины утеплителя прибавляем к ней затраты на теплоизоляцию и строим график зависимости стоимости подконструкции + утеплитель и затрат на электроэнергию, выраженную в рублях, от толщины утеплителя.
Толщина утеплителя, равная 120 мм — это оптимальная толщина утеплителя в рассматриваемой системе, при описанной выше конструкции внешней стены [16]. Сопротивление теплопередаче стены с такой толщиной теплоизоляции соответствует требованиям нормативных документов. Соответственно, если увеличивается толщина теплоизоляции, повышается сопротивление теплопередаче, снижаются затраты на отопление и повышается стоимость подконструкции и утеплителя.
И, как можно увидеть на практике, в результате на подконструкцию и теплоизоляцию мы потратим больше, чем сэкономим на электроэнергии за 10 лет. Для решения вопроса энергоэффективности необходим комплексный подход. Экономия за счет только лишь увеличения сопротивления теплопередаче бессмысленна. Важно заранее просчитать окупаемость энергосберегающих мероприятий, предусмотреть все возможные затраты, найти новые решения, пути.
Одним из возможных решений, при применении навесных вентилируемых фасадов, может стать разработка и внедрение новых энергосберегающих технологий для этих систем. Примером реализации такой разработки может выступить навесной вентилируемый энергосберегающий фасад с применением технологии солнечных батарей (разработка компании «Юкон Инжиниринг», 2007 год) и активные фасадные системы.
