Строительство энергоэффективных зданий

Жилой фонд Беларуси потребляет для отопления и горячего водоснабжения около 35—40% энергоресурсов страны. В этой связи актуальны работы по снижению их использования. Страны Западной Европы также ведут интенсивный поиск путей экономии потребления энергии при эксплуатации жилья. В северных регионах Европы переходят к строительству зданий в стандарте «Пассивный дом», уровень теплопотерь которых составляет 10—20% среднестатистического показателя [1, 2].
Проведенные исследования позволили сформулировать требования к конструкции и инженерным системам энергоэффективных сооружений с учетом структуры жилого фонда и климатических условий нашей республики [3, 4].
Наибольшим спросом пользуются панельные строения из-за сравнительной дешевизны и высокой скорости строительства. Поэтому с точки зрения тиражирования энергосберегающих технологий именно панельные дома наиболее привлекательны. Институт
НИПТИС им. Атаева С.С. выполнил проект, а МАПИД возвел энергоэффективный экспериментальный панельный жилой дом серии 111-90 [5] (рис. 1). Опыт его эксплуатации в течение отопительных сезонов 2007—2008 и 2008—2009 гг.
подтвердил правильность проектных и технических решений.
Институтами «Гродногражданпроект», «Гомельгражданпроект» и «Витебск¬гражданпроект» при участии и научном сопровождении НИПТИС разработаны проекты энергоэффективных зданий для строительства в Гомеле, Гродно и Витебске (табл.).
При возведении экспериментального дома в Минске были отработаны технические решения по снижению уровня затрат тепловой энергии на его отопление до 30 кВтч/м2 в год без изменения существующих планировочных решений здания серии 111-90 МАПИД и без модернизации технологического оборудования на предприятии.
В данном строении сконцентрированы новейшие научные и практические результаты, обеспечившие трехкратную экономию энергозатрат по сравнению с другими новыми зданиями [5], в том числе:
• новый принцип воздухообмена в жилых помещениях на основе квартирных систем принудительной приточно-вытяжной вентиляции с механическим побуждением и рекуперацией тепла вентвыбросов с эффективностью возврата тепла более 85% [8];
• окна нового поколения для заполнения светопрозрачных проемов с сопротивлением теплопередаче
R = 1,2 м2•град/Вт [6, 7], разработанные НИПТИС на основе композитного профиля (дерево-пенополиуретан-дерево) и двухкамерного стеклопакета с двумя низкоэмиссионными стеклами и аргоновым заполнением;
• неоднородное по контуру здания утепление оболочки, позволившее уменьшить разницу в потреблении тепловой энергии для квартир, расположенных в различных его частях, включая торцы и верхние этажи;
• стеновые панели с увеличенным сопротивлением теплопередаче в среднем от значения 3,2 м2•град/Вт в середине фасада до 5,2 м2•град/Вт;
• отопление с горизонтальной разводкой, позволившее создать автономную автоматизированную систему регулирования режимами подачи тепла и воздухообмена с автоматическим климат-контролем в каждой квартире с индивидуальным управлением и учетом;
• система автоматического контроля функционирования квартирных блоков управления, обеспечивающая регистрацию параметров микроклимата, режимов работы вентиляторов и подачи тепла, а также аварийные ситуации в индивидуальных блоках.
В течение отопительного сезона 2007—2008 гг. были изучены фактические теплотехнические характеристики экспериментального дома и условия проживания в нем.
Тепловизионная съемка энергоэффективного дома №107 в Минске на улице Притыцкого, проведенная в январе
2008 г. с 12 до 16 часов при температуре наружного воздуха -7 єС, наглядно показывает наличие или отсутствие скрытых конструктивных, технологических, строительных или эксплуатационных дефектов (рис. 2—3). Данные съемки подтверждают высокое качество изготовления и монтажа ограждающих конструкций: их структура однородная, утечек тепла не наблюдается, швы не просматриваются. Температура поверх¬ности ограждающих торцевых панелей ниже, чем в середине фасада.
При сравнении значений температуры вертикальных рядов окон (рис. 3), установленных в квартирах и на лестничных клетках, можно сделать вывод о различных значениях коэффициента термического сопротивления R, что соответствует действительности. Установлены энергосберегающие окна с коэффициентом термического сопротивления
R = 1,2 м2•К/Вт [6], на лестничной клет-
ке — стандартные, с R = 0,6 м2•К/Вт.
С целью обеспечения нормативных требований воздухообмена в каждой квартире сбалансирован поток приточного и вытяжного воздуха: 110 м3/ч — для 1- и 2-комнатных; 130 м3/ч — для 3-комнатных; 180 м3/ч — для 4-комнатных. С учетом обеспечения нормируемых объемов вытяжки из кухни и санузла отрегулирован баланс потоков воздуха в приточном и вытяжном каналах. При равных потоках температуры на входах и выходах равны между собой, поэтому коэффициент возврата тепла К системы рекуперации рассчитывается по формуле:
К = (Тн. — Тпр.)/(Тн. — Ткв.), (1)
где Тн. — температура наружного воздуха, єС; Тпр. — на выходе приточного канала, єС; Ткв. — внутри квартиры, єС.
Измерения температур в приточном и вытяжном каналах системы вентиляции и определение по этим данным значений К рекуператоров проводились в 3- и 4-комнатных квартирах. По результатам получены значения КПД: для 4-комнатной квартиры — 84%, для 3-комнат-
ной — 86%. Экспериментальные результаты подтвердили возможность обеспечения небольших теплопотерь.
В соответствии с ГОСТ 12.1.036 уровни шума в жилых комнатах, создаваемые системами вентиляции, не должны превышать 25 дБА ночью и 30 дБА днем. Определенные в процессе замеров шумы системы вентиляции при воздухообмене 110 и 135 м3 не превышают 23 дБА ни в одном из исследуемых помещений, что соответствует норме.
Способствуют энергосбережению и счетчики потребления тепла. Жильцы активно используют возможность индивидуального регулирования параметров микроклимата с помощью имеющейся в каждой квартире автоматизированной системы управления.
В рамках Комплексной программы по проектированию, строительству и реконструкции энергоэффективных жилых домов в Республике Беларусь на 2009—2010 гг. и на перспективу до
2020 г. в 2009 г. при научном сопровождении НИПТИС им. Атаева С.С. возведены энергоэффективные здания в областных центрах страны. Все строения объединяет низкое, около 30 к*Втч/м2 в год, удельное потребление тепла на отопление. Мониторинг выявил необходимость обеспечения более качественной технической эксплуатации инженерных систем зданий, информирования жильцов об особенностях таких домов и возможностях регулирования тепловлажностного режима и энергопотребления в них.
Советом Министров Республики Беларусь принято решение о поэтапном расширении энергоэффективного строительства в стране с выходом на 100%-ное возведение энергоэффективных зданий в 2015 г. Одновременно решено организовать выпуск отечественных комплектующих для обеспечения необходимых объемов строительства.