Конструирование зданий с низким энергопотреблением

В последние годы после перехода России к рыночной экономики вышли новые стандарты на требования теплозащиты конструкций, в которых нор­мативные показатели увеличены в 2-2.5 раза. Ведущие страны Западной Ев-

ропы, США, Канада, Япония начали подобную работу на 10-15 лет раньше. В дальнейшем конструирование зданий с низким энергопотреблением предла­гается осуществлять на основании рекомендаций Института жилья и окру­жающей среды (Дармштадт, ФРГ).

По данным Института жилья и окружающей среды дом с низким энер­гопотреблением (сокращенно ДНЕ) расходует в среднем, в зависимости от соотношений внешней площади, внутреннего объема и степени вентиляции, от 140 до 180 кВт-ч энергии на 1 м² жилой площади в год. Это примерно со­ответствует потреблению 3-7 л нефти или 3-7 м³ газа на 1 м² жилой площади в год.

Из-за плохой теплоизоляции потребность в энергии для отопления ста­рых построек является очень высокой: там потребляется 18-30 литров нефти на отопление 1 м² жилой площади в год. Немецкий стандарт на теплозащиту от 1982 г., который действовал по 1994 г. ограничил в новостройках потреб­ность в энергии для отопления до уровня 15-18 литров нефти на 1 м² площади в год. Дополнительный стандарт на теплозащиту 1995 г., который приблизи­тельно соответствует уровню шведского стандарта 1980 с, ограничивает по­требность в энергии для отопления 9-13 литрами нефти на 1 м² в год. Но это предписание еще не соответствует домам с низким энергопотреблением. До­ма с низким энергопотреблением обеспечивают более высокий уровень ком­фортности, потребляя меньше энергоносителей. Они являются показателем уровня развития техники. В ФРГ конструкции данных зданий уже воплощены в многочисленных строительных проектах. Здание новостройки по стандарту на теплозащиту 1982г. характеризуется потреблением тепла на отопление -2100 л нефти в год (15 м³ газа на 1 м² жилой площади в год). Теплоизоляция стеновой конструкции дома с низким энергопотреблением с использованием в среднем слое теплоизоляционного материала и облицовки кирпичом пока­зана на рис. 5.1.

Для повышения теплозащиты зданий в России рекомендуется к приме­нению несколько видов комплексных стеновых конструкций. Одна из них, рекомендуемая для технологий индивидуального строительства, приведена на рис.5.2.

Рис. 5.1. Теплоизоляция в среднем слое стеновой

ны с конструкции с облицовкой кирпичом

Рис. 5.2. Изоляция наружной сте-деревянной облицовкой

Особенности конструкции домов с низким энергопотреблением:

- хорошая теплозащита строительных конструкций оболочки здания;

- устранение и уменьшение тепловых мостов;

- компактный способ строительства;

- герметичность наружных строительных конструкций;

- контролируемое, обусловленное потребностью проветривание;

- использование пассивной солнечной энергии;

- мобильное регулирование системы отопления;

- использование экономичных отопительных и вентиляционных устано­
вок (вентиляционных моторов, горелок, циркуляционных насосов);

- удобное обслуживание отопительных и вентиляционных установок;
Для таких зданий, как торговые дома, административные здания, банки,

больницы, лаборатории и т. д. нужно соблюдать следующие требования к экономии энергии, используемой на отопление:

- минимизация потребляемой в условиях данного климата энергии;

- минимизация потребности в электроэнергии следующими путями:
оптимальное использование дневного света;
циркуляционные насосы с малым потреблением тока;

обеспечение вспомогательными средствами, потребляющими малое количество энергии.

Для достижения низкого энергопотребления необходима хорошая теплозащита внешних строительных конструкций. Теплозащита должна соот­ветствовать требованиям действующих стандартов на теплозащиту. Плоские крыши должны иметь коэффициент теплопроводности К < 0_;15 Вт/м-К. Это значит, что они должны иметь изоляцию, которая соответствует использова­нию высококачественного изоляционного материала толщиной 25 см.

В соответствии с требованиями стандарта на теплозащиту 1995г. внеш­ние стены должны иметь значение К менее 0 25 Вт/м-К. Это возможно при

применении теплоизоляционной соединительной системы («термошуба») на внешней стороне несущей кирпичной стены с наименьшей толщиной изоля­ционного материала в 15 см. Конструкции наружной кирпичной стены с внешней и внутренней изоляцией/термошубытредставлены на рис. 5.2-5.3.

Рис. 5.3. «Термошуба»

Рис.. 5.4. Внутренняя изоляция кирпичной стены

Важным моментом для снижения теплопотерь является устранение и уменьшение тепловых мостов. Тепло всегда уходит по тому пути, который обладает лучшей теплопроводностью. Если наружная стена (может быть хо­рошо заизолированная) пересекается не заизолированной балконной плитой, то через нее уходит намного больше тепла, чем через такую же площадь в нормальных условиях. Такие тепловые мосты в целях предупреждения по­вреждений здания влажностью нужно избегать или по возможности умень­шать их. Это означает:

- избегание выступающих строительных элементов;

- выполнение стыков между крышей, чердачными перекрытиями и изо­
ляцией внешней стены без зазоров;

- установление окон в заизолированные проемы (изоляцию завести за
блочные рамы);

-осуществление теплозащиты по периметру дома в местах, соприкасаю­щихся с землей или применение теплоизолирующего кирпича в осно­вании внешних и внутренних стен.

Важным элементом в снижении теплопотерь зданий является примене­ние компактного способа строительства. Чем больше внешняя поверхность здания при данных теплозащите и полезном объёме, тем выше теплопотери. Следовательно, целесообразно избегать выступающих конструкций в здании.

Достаточное проветривание — это основная предпосылка для должной гигиены жилища и содержания постройки. Недостаточный уровень вентиля­ции может привести к нездоровой концентрации вредных веществ (СОг, па­ров растворителей, радона), ароматических веществ (кухонные пары) и водя­ного пара в воздухе помещений. Последнее тем проблематичнее, чем хуже

теплозащита строительных конструкций. С другой стороны строительные элементы и стыки должны быть выполнены как можно герметичнее, т.к. по­токи воздуха часто являются причиной повреждения зданий.

Для домов с низким энергопотреблением необходимо применят тепло­защитное остекление, за счет которого потери ограничиваются примерно на­половину (значение К = 1,5 Вт/м²К) или меньше. Теплозащитное остекление имеет специальные, невидимые глазу слои, которые почти беспрепятственно пропускают в здание солнечное излучение, а выход теплового излучения к внешнему холодному стеклу сильно ограничивают. Заполнение пространства инертным газом аргоном также ограничивает выход тепла.

Теплозащитное остекление на южной стороне жилого здания может уже за отопительный сезон привести к положительному энергетическому балансу, если поверхности не будут слишком большими (не превышать 50% площади фасада).

Выходящие на запад и восток окна должны быть, напротив, по возмож­ности меньшими, т.к. в отопительный сезон они способствуют увеличению потребления тепла, а летом сильнее увеличивают нагрев, чем южные окна. Западные и восточные окна должны поэтому всегда иметь достаточную в за­висимости от излучения защиту от солнца (например, шторы, жалюзи).

Выходящие на север окна всегда имеют более высокие теплопотери, чем стены с хорошей изоляцией.

Большие ожидания в плане энергосбережения возлагаются на застеклен­ные пристройки (лоджии, зимние сады, теплицы и т.д.).

Энергосберегающий способ строительства ограничивает потребность в тепле с 15 л до 3-7 л нефти на отопление 1 м² жилой площади в год. Хорошая планировка зимнего сада позволяет достичь экономии от 15 до 14 л нефти для отопленияхм² жилой площади при удвоенной стоимости работ.

Отопительная установка в доме с низким уровнем энергопотребления должна быстро реагировать на изменяющуюся потребность в тепле. Из-за усиливающегося солнечного излучения или более интенсивного использова­ния помещения потребность в тепле сильно уменьшается, иногда даже до ну­ля. Поступление тепла из отопительной системы или собственной установки должно в этом случае быстро прекращать подачу тепла. Это предусматривает установку в каждом помещении качественных термостатных вентилей и ре­гулируемых нагревателей. Не подходит способ отопления без термостатиче­ского регулирования по комнатам. Отопительная установка должна иметь, кроме того, регулирование, определяемое метеоусловиями. Установка собст­венного отопительного котла является оправданной при потребности в тепле более 3кВт.

Опыт многочисленных строительных проектов показывает, что добавоч­ные расходы при строительстве дома для одной семьи ниже 20000 немецких марок. Это соответствует добавочным расходам от 60 до 200 немецких марок

на 1м² жилой площади или 3-8% чистых затрат на строительство (по расчетам на домах с низким уровнем энергопотребления в Гессене и Шлезвиг-Гольштейне).

Энергосберегающий способ строительства позволяет из года в год эко­номить энергию и эксплуатационные расходы. Если потребление энергоре­сурсов нового дома для одной семьи понижается с обычного сегодня уровня 18 л/м² в год до 7 л/м² в год в доме с низким уровнем энергопотребления, то ежегодно при стоимости нефти для отопления 0,45 марок уже экономится 5 марок для отопления 1 м² жилой площади. При более реальной цене нефти в 0,9 марок за литр на протяжении времени эксплуатации здания это составит 10 марок на 1 м² жилой площади в год.

В среднем в последующие 25 лет стоимость энергии будет составлять при росте в 4% уже 0,76 марок за 1л нефти на отопление, при росте 8% — даже 1,20 марок за 1 л нефти на отопление. Этот уровень цен существует уже в Дании и Швеции. Тот, кто строит сегодня дом, будет использовать его 50 или более лет. Поэтому он должен ориентироваться в анализе цен не на конъюнктурные цены сегодняшнего дня, а на длительную перспективу. Дома с низким уровнем энергопотребления являются экономичными при стоимо­сти энергии 0,7-0,8 марок за 1 л нефти или 1м³ природного газа на отопление.

Для строительства домов с низким уровнем энергопотребления могут применяться такие материалы, как минеральная вата, синтетические изоля­ционные материалы, фольга из искусственных материалов. Дом с низким энергопотреблением может быть построен исключительно из природных ма­териалов, таких как изоляционные материалы из целлюлозы, плиты из дре­весного волокна, дерево и восковая бумага.

Библиографический список

1. Боженов П. И. Комплексное использование минерального сырья и эко­
логия. М.:Изд-во АСВ.1994. 264 с.

2. Рыбьев И. А. Общий курс строительных материалов. М.:Высш.шк.,
1987.584с.

3. Ферсман А.Е. Проблема нерудных ископаемых. Л.,1929.

4. Эйтель В. Физическая химия силикатов. М.,1962.

5. Вяжущие материалы/ А.А.Пащенко, В.П.Сербии, Е.А.Старчевская. 2-е
изд. Киев: Вища школа, 1985. 440 с.

6.Тарасович Ю. П., Овчаренко Ф.Д. Адсорбция на глинистых минералах. Киев: Наук, думка, 1975. 350 с.

7. Френкель Я Н. Соотношение между различными теориями вязкости
жидкостей и коллоидных растворов. М: АН СССР. 1944. Т.Н.

8. Ахвердов И.Н. Основы физики бетона. М.: Стройиздат, 1981. 464 с.

9. Масленников Г.Н., Харитонов Ф.Я., Дубов И.В. Расчеты в технологии
керамики. М.: Стройиздат, 1984. 198 с.

10. Строительная керамика/ И.И.Архипов, М.С.Белопольский,
Н.С.Белопольская. и др.; под ред. Е.Л.Рохваргера. М.: Стройиздат,
1976.493 с.

11. Тихи О. Обжиг керамики. М.: Стройиздат, 1988. 344 с.

12. Полонский Л.А. Вакуумирование в технологии строительного произ
водства на Севере. Л.: Стройиздат, 1980. 176 с.

13. Горлов Ю.П. Технология теплоизоляционных и акустических мате­
риалов. М.: Высш.шк., 1989. 384 с.

14. Максимов СВ., Материаловедение. Технологии конструкционных
материалов. Ульяновск: УлГТУ, 2004, 280 с.

15. Эффективные сухие строительные смеси на основе местных мате­риалов/ В.С.Демьянова, В.И.Калашников, Н.М. Дубошина и др. М.-.АСВ, Пенза: ПГАСА, 1999. 181с.

16. Максимов СВ. Индустриальное домостроение. Улбяновск: УлГТУ,
2001,220 с.

17. Максимов СВ. Стеновые изделия с применением попутных
продуктов. Улбяновск: УлГТУ, 2002, 200 с.

18. Максимов СВ., Егоров В.Н., Зверев В.Б. Стеновые изделия на основе
местного сырья. Ульяновск: УлГТУ, 2003, 105 с.

19. Электропрогрев бетона в монолитных конструкциях с помощью тер­
моактивных гибких покрытий/ С.В.Максимов, СА.Шупиков,

А.В.Долбичкин и др. // Промышленное строительство. 1986. № 9. С.21-22.

20. Максимов СВ., Полонский Л.А. Формование керамзитобетонных
конструкций с использованием вакуума // Бетон и железобетон. 1986.
№9. С.23-24,

21. Максимов СВ., Шупиков С.А., Долбичкин А.В. Резервы повышения
эффективности бетонных работ в зимнее время // Промышленное
строительство. 1987. № 2. С. 15-16.

22. Максимов СВ., Шупиков С.А., Долбичкин А.В. Транспортирование и
укладка разогретых легких бетонных смесей // Промышленное
строительство. 1987. № 7. С. 22-23.

23. Уплотнение бетона гибкими вакуумными щитами/ С.В.Максимов,
В.СИвкин, Е.Г.Дементьев и др. // Механизация строительства. 1988.
№4. С. 16-17.

24. Максимов СВ. Керамобетонные изделия. Саратов: Изд-во Сарат. ун­
та, 1994. 152с.

25. Максимов С. В. Теория и практика получения легких стеновых мате­
риалов по эффективным технологиям. Дис. д-ра техн. наук СПбГАСУ.
1996.300с.

26. Максимов СВ, Комохов П.Г., Зверев В.Б. Материалы для конструи­
рования защитных покрытий; под редакцией Максимова СВ. Москва:
Изд-во АСВ, 2000. -180с.

27. Новиков В.У. Полимерные материалы для строительства: Справоч­
ник. М.: Высш.шк., 1995. 448 с.

28. Патент РФ № 21 17229. Печь для сушки и обжига керамических изде­
лий. Максимов СВ., Цыбин В. А. Зарег. в ГРИ 10. 08.98. 0,3 п.л.

29. Метелкин И.И., Павлова М.А., Поздеева Н.В. Сварка керамики с ме­
таллами. М.: Металлургия, 1977. 159 с.

30. Странд 3. Стеклокристаллические материалы/ Под ред. Б.Г.Варщала.
М.: Стройиздат, 1988. 256 с.

31. Макмиллан П.У. Стеклокерамика. М.: Мир, 1967. 263 с.

32. Waermedaenrmung von Aussenwaenden mit dem
Waermedaemmverbundsystem (Termohaut). Instityt Wohner und Umwelt
Darmstadt 1996, s. 12.

33. Energieensparung an Fenstern und Aussentueren. Darmstadt 1996, s.12.

34. Waermebruecken. Instityt Wohnen und Umwelt Darmstadt 1996, s.8.

35. Waermedaemmung von Aussenwaenden mit der Innendaemmung. Instityt
Wohner und Umwelt Darmstadt 1996, s.20.

36. Niedrigenergiehaeuser. Darmstadt Instityt Wohnen und Umwelt. 1996,
s.20.

Научное издание

Поиск по сайту: