Проблема повышения тепловой эффективности зданий стала активно разрабатываться в СССР в середине семидесятых годов прошлого века  – после первого мирового энергетического кризиса. В этом направлении проводились широкомасштабные работы, среди которых необходимо отметить повышение уровня тепловой защиты зданий, переход к многослойным ограждающим конструкциям с эффективной теплоизоляцией и выпуск главы СНиП II-3-79 «Строительная теплотехника». В упомянутом нормативном документе впервые была дана методика определения экономически целесообразного сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций.

К сожалению из-за стоимости тепловой энергии, которая в нашей стране была существенно ниже уровня мировых цен, методика определения экономически целесообразного сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций объективно давала значения тепловой защиты ниже минимального уровня. В результате эта методика была скомпроментирована. Аналогичная ситуация имеет место и в настоящее время.

Ведущая роль в разработке методов повышения тепловой эффективности зданий отводилась Центральному научно-исследовательскому и проектному институту жилых и общественных зданий (ЦНИИЭП жилища).  В ЦНИИЭП жилища эту работу возглавлял талантливый специалист, заведующий лабораторией теплового и воздушного режима зданий, Шаповалов Игорь Степанович *. Обобщив результаты многочисленных натурных исследований собственной лаборатории и данные, полученные другими специалистами и организациями, им были подготовлены предложения по повышению тепловой эффективности жилых зданий.

В настоящее время в соответствии с Постановлением Правительства Москвы от 04.12.2007 года 1032-ПП «О Городской целевой программе по капитальному ремонту многоквартирных домов г. Москвы "Ответственным собственникам отремонтированный дом" на 2008–2014 годы» в столице проводится работа, направленная на качественное преобразование сложившейся застройки, обеспечение безопасности и комфортных условий проживания и улучшение технического состояния жилищного фонда. Программа предполагает использование новых технологических решений по утеплению стен, замене оконных блоков, отопительных приборов и другую техническую модернизацию инженерных коммуникаций и устройств.

Предлагаем вниманию специалистов Рекомендации ** И. С. Шаповалова по повышению тепловой эффективности жилых зданий, которые, несомненно, будут интересны и полезны при поиске оптимальных решений по реконструкции существующего жилищного фонда.

 

* Из истории специальности: наши учителя [Текст] // Энергосбережение. – 2007. – № 8. – С. 46.

** Шаповалов И. С. Тепловая эффективность жилых зданий (обзор) [Текст] / И. С. Шаповалов. – М., 1977.

Тепловая эффективность жилых зданий

И. С. Шаповалов, канд. техн. наук, ЦНИИЭП жилища

 

Тепловая эффективность определяется комплексом конструктивно-планировочных решений зданий и инженерных мероприятий, направленных на обеспечение оптимального теплового режима в отапливаемых помещениях при наименьших затратах тепловой энергии.

На тепловую эффективность жилых зданий оказывает существенное влияние объемно-пространственная композиция здания и его конструктивные параметры, теплозащитные свойства наружных ограждающих конструкций, размеры и конструкции заполнения световых проемов, способы обогрева и регулирования теплоотдачи в отапливаемые помещения.

Для решения проблемы повышения тепловой эффективности жилых зданий на основании проведенных исследований и разработок последнего времени можно сделать следующие выводы:

1. Тепловая эффективность жилых зданий может быть улучшена за счет повышения нормативных требований к сопротивлению теплопередаче наружных ограждающих конструкций, ограничения размеров световых проемов и совершенствования конструкций их заполнения (расширение области применения тройного остекления, экранирование оконных проемов, применение теплозащитного стекла), рациональных объемно-планировочных решений зданий, автоматизации центрального местного и индивидуального регулирования теплоподачи системами отопления.

2. На тепловую эффективность зданий при их возведении решающее влияние оказывает качество применяемых материалов, изделий и оборудования, а также монтаж здания и систем инженерного оборудования.

3. Снижение фактических расходов тепла на отопление зависят от технической исправности зданий, наружных тепловых сетей и внутренних систем инженерного оборудования и квалификации обслуживающего персонала.

В целях повышения тепловой эффективности жилых зданий рекомендуется:

По совершенствованию проектных решений жилых зданий

В однослойных панелях наружных стен применять материалы с объемным весом не более 1 100 кг/м³. При отсутствии легких бетонов осуществлять последовательный переход от однослойных ограждающих конструкций из малоэффективных строительных материалов к многослойным наружным ограждениям с использованием высокоэффективных утеплителей. Целесообразно применять многослойные конструкции наружных стеновых панелей на гибких связях, в которых наиболее полно (по всей площади ограждения) используются теплозащитные свойства высокоэффективных утеплителей, а нормативное сопротивление теплопередаче равно 1,6 R^тр_о.

Проектные организации при разработке индивидуальных проектов и привязке типовых проектов должны принимать экономически целесообразные сопротивления теплопередаче наружных ограждений.

В районах с расчетной температурой наиболее холодной пятидневки -36 °С и ниже применять заполнение световых проемов только с тройным остеклением или двойное раздельное с одним теплозащитным стеклом. Двойное остекление в спаренных переплетах применять в районах с температурой наиболее холодной пятидневки -20 °С и выше. По мере освоения промышленностью выпуска теплозащитного (селективного) стекла предусматривать применение его для заполнения световых проемов.

В зданиях высотой 9 этажей и более следует применять теплые чердаки. Сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций теплого чердака определять исходя из уравнения воздушно-теплового баланса, не допуская, чтобы температура на внутренних поверхностях ограждающих конструкций была ниже точки росы.

Предусматривать устройство двойных входных тамбуров в здания в зависимости от этажности здания и расчетной температуры наиболее холодной пятидневки (таблица).

Таблица 1 Устройство двойных тамбуров в здании в зависимости от этажности зданий и районов строительства

Температура наиболее холодной пятидневки tн, °С Двойной входной тамбур в здание с количеством этажей До -20 16 От -21 до -25 12 От -26 до -34 9 От -35 до -39 4 От -40 и ниже 1

В строительной части проекта предусматривать мероприятия по утеплению стыков панелей наружных стен цельноформованными вкладышами из пенополистирола и герметизации наружных и внутренних ограждающих конструкций (стыков панелей наружных и внутренних стен, перекрытий, вентблоков).

Предусматривать уплотнение притворов окон и дверей, поэтажное диафрагмирование мест прокладки инженерных коммуникаций, заделку открытых торцов труб вводов в квартиры электрических и слаботочных сетей. Для уплотнения притворов окон и дверей применять прокладки из пенополиуретана.

Увеличивать ширину корпуса в проекте жилых домов меридиональной ориентации. Дома высотой более 12 этажей, а также односекционные дома имеют более высокие удельные расходы тепла и с этой точки зрения применение их в массовой застройке нецелесообразно.

В паспортах проектов указывать: отношение площади световых проемов к площади пола всех жилых помещений и кухонь (1:n); удельные расходы тепла

q_F = Q / F_oп, [ккал/ч•м²],

где Q – тепловая нагрузка системы отопления, ккал/ч

F_oп – общая площадь, м².

Провести Всесоюзный конкурс на проектирование жилых зданий повышенной тепловой эффективности. Премированные проекты осуществить в экспериментальном строительстве и провести всесторонние натурные исследования объектов в условиях эксплуатации.

По инженерному оборудованию

Сдавать системы отопления на тепловой эффект.

В домах с ограждающими конструкциями из тяжелого бетона целесообразно предусматривать системы панельного отопления с размещением нагревательных элементов во внутреннем слое бетона многослойных наружных стеновых панелей или по контуру внутренних железобетонных перегородок.

Предусматривать в системах отопления местное (пофасадное) регулирование теплоподачи.

Предусматривать диспетчеризацию управления работой тепловых пунктов.

При отсутствии технико-экономических обоснований все трубопроводы, прокладываемые в техническом подполье, изолировать.

В зданиях высотой более 9 этажей следует предусматривать возможность установки малошумных бесфундаментных циркуляционных насосов типа ЦМВЦ, обеспечивающих стабилизацию работы систем отопления, уменьшение их металлоемкости и снижение расхода тепла.

Разработать проекты и проверить в экспериментальном строительстве эксплуатационные характеристики различных вариантов двухкомпонентных систем отопления (радиаторные или панельные системы отопления с безынерционными доводчиками, с вентиляторными конвекторами и др.).

Предусматривать, по мере освоения промышленностью (в первую очередь в малоэтажных зданиях), переход на автоматизированные индивидуальные поквартирные газовые или электрические генераторы тепла, дающие значительную экономию его расхода.

Расширить научно-исследовательские работы, направленные на более широкое использование геотермальных вод и солнечной энергии для целей бытового теплоснабжения.

Предусмотреть проведение научно-исследовательской работы, направленной на поиск схем дымозащиты путей эвакуации в многоэтажных зданиях инженерными средствами, т. к. в лестничных клетках «с проходом через воздушную зону» на каждом этаже теплопотери чрезмерно велики.

По улучшению качества материалов и изделий

Не допускать применения в строительстве материалов и изделий, не соответствующих требованиям ГОСТ.

Ввести на заводах крупнопанельного домостроения обязательный контроль теплофизических свойств выпускаемых изделий и их геометрических параметров. Выдавать сертификаты на партию изделий, в которых указывать R_о, и эти документы включать в акты на сдачу здания госкомиссии.

Для реализации предложения о переходе на применение панелей наружных стен на гибких связях необходимо увеличить производство высокоэффективных утеплителей и других материалов, применяемых для изготовления наружных ограждений повышенной утепленности.

Организовать централизованное специализированное производство металлических форм для изготовления панелей.

Необходимо улучшить качество герметиков и уплотняющих материалов.

Расширить производство теплозащитных (селективных) стекол для обеспечения нужд строительства. Ориентировочная потребность в теплозащитных стеклах для жилищного строительства 10 млн м².

Организовать производство цельноформованных вкладышей из пенополистирола для утепления стыков панелей наружных стен.

Изготовить столярные изделия из древесины с нормативной влажностью в строгом соответствии с требованиями ГОСТ; притворы уплотнять прокладками из пенополиуретана и снабжать их фурнитурой повышенного качества. Следует также начать внедрение в строительство жилых домов металлических оконных переплетов, гарантирующих долговечность и герметичность.

Улучшить качество приборов для закрывания входных дверей (доводчиков).

Расширить номенклатуру, улучшить качество оборудования и изделий для инженерных систем зданий и организовать массовый выпуск:

• труб, фитингов и запорно-регулирующей арматуры малых диаметров;
• надежно действующих кранов для ручной регулировки теплоотдачи нагревательных приборов, индивидуальных автоматических терморегуляторов, тепломеров, приборов для центрального и местного регулирования теплоподачи в системы отопления и диспетчеризации управления работой тепловых пунктов;
• малошумных бесфундаментных циркуляционных насосов, электронагревателей различной емкости, газовых генераторов тепла и воздушно-отопительных агрегатов для квартирных систем отопления, вентиляторных конвекторов;
• изделий из высокоэффективных материалов для изоляции трубопроводов, прокладываемых в неотапливаемом объеме зданий.

Отсутствие этого оборудования и изделий исключает возможность существенного прогресса в области совершенствования схемных решений и повышения экономической, эстетической и тепловой эффективности систем отопления.

Расширить номенклатуру и улучшить качество выпускаемых нагревательных приборов.

Организовать массовое производство малошумных вентиляторов и электродвигателей (агрегатов) для обеспечения систем приточно-вытяжной вентиляции в жилых зданиях, возводимых в районах Крайнего Севера.

Организовать выпуск комплектов оборудования и приборов автоматического управления системами противодымной защиты многоэтажных зданий.

Для улучшения качества строительства и повышения тепловой эффективности жилых зданий Госплану СССР следует предусмотреть в планах соответствующих министерств производство в достаточном количестве строительных материалов, изделий и оборудования, необходимых для полного обеспечения возрастающих потребностей массового жилищного строительства в новых материалах и оборудовании. Применение новых эффективных материалов и доброкачественного оборудования даст возможность улучшить качество жилищного строительства, повысить тепловую эффективность жилых зданий и уменьшить расходы топлива на бытовое теплоснабжение.

По улучшению качества монтажа и эксплуатации зданий и систем отопления и вентиляции

Шире использовать права авторского надзора за строительством жилых зданий и монтажом систем инженерного оборудования.

Обращать особое внимание на качество заделки не только стыков панелей наружных стен, но и всех внутренних связей (внутренних стен, перекрытий, вентиляционных блоков, уплотнение притворов окон и входных дверей в квартиры, тщательность поэтажного диафрагмирования мест прокладки инженерных коммуникаций, заделку открытых торцов труб вводов в квартиры электро- и слаботочных сетей), т. к. несоблюдение этих требований проекта влечет перетекание воздуха из нижних этажей в верхние, нарушает тепловой и воздушный режим, снижает эффективность дымозащиты, способствует распространению инфекций, грызунов и насекомых.

При сдаче дома в эксплуатацию систему отопления проверять на тепловой эффект, а производительность вытяжных вентиляционных каналов замерять анемометром.

Ввести обязательное трехлетнее гарантийное обслуживание зданий строительными организациями, а систем инженерного оборудования – монтажными организациями.

Приемку и обслуживание систем отопления в процессе эксплуатации зданий вменить в обязанность теплоснабжающим организациям, вне зависимости от ведомственной принадлежности зданий.

***

Реализация всех приведенных рекомендаций в массовом строительстве может уменьшить расход тепла жилыми зданиями нового строительства примерно на 30 % по сравнению с существующим уровнем.