Есть мнение Теплоизоляция

Энергоэффективное домостроение: проблемы и решения

Нормативно-правовая база Распоряжением Правительства Российской Федерации от 13.11.2009 г. №1715-Р утверждена стратегия России на период до 2030 г., в которой главнейшим стратегическим ориентиром долгосрочной государственной энергетической политики является повышение энергоэффективности отечественной экономики. В ноябре 2010 года был принят Федеральный закон от 23.11.2009 г. №261-ФЗ «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности». Приказом Минрегион Российской Федерации от 28.05.2010 г. №262 установлены требования энергетической эффективности зданий, строений и сооружений.

Правительством Москвы принята программа энергосбережения и повышения энергоэффективности. В целях координации работ органов исполнительной власти города Москвы по реализации этой программы распоряжением Правительства Москвы от 14.04.2010 г. утвержден Координационный совет при Правительстве Москвы. В соответствии с постановлением столичного Правительства от 05.10.2010 г. №900-ПП «О повышении энергетической эффективности жилых, социальных и общественноделовых зданий в городе Москве и внесении изменений в постановление Правительства Москвы от 09.06.2009 г. №536-ПП» с 01.10.2010 г. введено 25%-ное (по сравнению с дей¬ствовавшим на 01.07.2010 г. нормативом по СНиП 23-02-2003) повышение норми¬руемого значения показателя энергоэффективности при проектировании новых, реконструируемых и капитально реконструируемых жилых, социальных и общественно-деловых зданий, установлены требования по теплозащите наружных ограждающих конструкций по приведенному сопротивлению теплопередаче. Начиная с 2011 года проектно-сметная документация, не соответствующая вышеперечисленным нормативно-правовым документам, не принимается на согласование органами Мосгосэкспертизы (информационное письмо председателя Мосгосэкспертизы А.Л. Воронина от 18.10.2010 г.).

Энергоэффективность. Реализация мероприятий по повышению энергоэффективности неразрывно связана в первую очередь с учетом затрат на потребляемые энергоресурсы (электроэнергию, мазут, газ, керосин), разработку новых энергосберегающих технологий, строительных материалов и т.д. Однако решить проблемы энергоэффективного домостроения только за счет применения традиционных пассивных энергосберегающих технологий и осуществления мероприятий, предусматривающих увеличение теплозащитных свойств наружных ограждающих конструкций зданий, невозможно, поскольку этот ресурс экономии энергоресурсов практически исчерпан. Сегодня трансмиссионные теплопотери (потери через наружные ограждающие конструкции) многоэтажных зданий составляют по разным данным примерно одну четверть от общего теплопотребления здания. Оставшиеся три четверти приходятся на вентиляцию и горячее водоснабжение. Приказом Минрегион России от 28.05.2010 г. №262 с 1 января 2011 года установлен уровень энергоэффективности зданий по классу «В» («высокий») за счет применения окон с приведенным сопротивлением теплопередаче "p^Wp/Вт. Начиная с 2016 года стройкомплекс должен перейти на использование окон, обладающих еще большей энергоэффективностью (с сопротивлением теплопередаче 1,0-1,05 м2 °С/Вт). Программой энергосбережения, принятой Правительством Москвы, установлены новые требования к теплозащите наружных ограждающих конструкций многоквартирных домов: показатели приведенного сопротивления теплопередаче наружных стен и окон должны составлять 3,5 и 0,8 м2 сС/Вт соответственно. В настоящей статье рассматриваются наиболее распространенные варианты систем наружного утепления фасадов и светопрозрачные конструкции.

Стены с теплоизоляционными фасадами с тонким штукатурным слоем («мокрые фасады») Чаще всего подобные ограждающие конструкции представляют собой стены (основания), выполненные из монолитного железобетона или штучных материалов (ячеистобетонных блоков или кирпича). К стене при помощи клеевого раствора и тарельчатых дюбелей прикрепляют пенополистирольные или минераловатные плиты, на которые после предварительной обработки специальными грунтовками наносят клеевой состав и устанавливают стеклосетку. Подготовленную таким образом поверхность оштукатуривают (толщина штукатурного слоя не превышает 5 мм) и при необходимости производят окраску ПК материалами. В отечественной практике строительства технологии «мокрых» фасадов применяются с конца 90-х годов прошлого столетия. В Германии, откуда они к нам пришли, системы наружного утепления с тонким штукатурные слоем известны около 40 лет. С точки зрения теплофизики проблемы рассматриваемых конструкций можно разделить на две группы: связанные с теплозащитой и связанные с влажностным режимом. Проблемы теплозащиты обусловлены наличием теплопроводных включений и воздушной прослойки между стеной и утеплителем, которая может существен¬но снизить сопротивление теплопередаче конструкции. Теплопроводными включе¬ниями являются дюбели, крепящие утеплитель к стене, оконные откосы, балконные плиты, стыки плит утеплителя между собой, зазоры между кладкой и межэтажными плитами (деформационные швы). Влажностный режим рассматриваемых конструкций оказывает существенное влияние на их долговечность. Проблемы, обусловленные нарушением влажностного режима, могут возникнуть в местах сты¬ков плит утеплителя, в зоне оконных откосов, около головки дюбеля. В местах переувлажнения штукатурного слоя могут наблюдаться трещинообразование и изменение цвета. Увеличение влажности утеплителя приводит к некоторому снижению теплозащитных свойств конструкции.

Приведенное сопротивление теплопередаче рядовой стены (железобетонная стена, на которой при помощи дюбелей с металлическими распорными элементами закреплены минераловатные плиты толщиной 150 мм) с учетом оконных откосов и балконных плит составляет R0np=2,3Q-2,50 м2 °С/Вт. Коэффициент теплотехнической однородности таких конструкций составляет 0,65-0,70. Данное значение R0np для таких конструкций существенно меньше нормируемого, которое для условий г. Москвы составляет 3,13 м2 °С/Вт, но немного больше минимального, равного для условий г. Москвы 1,97 м2 °С/Вт (СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий»). Увеличение толщины теплоизоляционного слоя в подобных фасадных системах повлечет за собой изменения всех конструктивных узлов, что вряд ли позволит обеспечить существенное увеличение теплозащиты, в то время как стоимость и трудоемкость конструкции значительно возрастут, а надежность и долговечность снизятся.

Стены с теплоизоляционными навесными фасадными системами с воздушной прослойкой Данная конструкция состоит из стены, утепленной минераловатными плитами, защитно-декоративную отделку которых обеспечивают навесные облицовочные элементы, монтируемые при помощи металлического каркаса. Проблемы обеспечения теплозащитных свойств данных конструкций обусловлены, прежде всего, наличием теплопроводных включений в виде кронштейнов, дюбелей для крепления кронштейнов и утеплителя, оконных откосов, балконных плит, зазоров между плитами на стыках и воздушных прослоек между плитами утеплителя при 2-слойном способе утепления.

Приведенное сопротивление теплопередаче типовой конструкции, состоящей из кирпичной стены с утеплителем из минераловатных плит толщиной 150 мм и стальными кронштейнами со¬ставляет R0np=2,10-2,30 м2 °С/Вт (с кронштейнами из алюминиевого сплава R0"p немного более 2,00 м2 °С/Вт). В обоих случаях R0np меньше нормируемого (3,13 м2 °С/ Вт). Повышение R0nD таких конструкций возможно при использовании кронштейнов из коррозионностойкой стали с площадью поперечного сечения не более 1 см2. Увеличение же толщины теплоизоляционного слоя сопряжено со значительными сложностями — увеличением числа кронштейнов, увеличением длины кронштейнов и их сечения и т.д., что скажется на повышении стоимости, снижении надежности и долговечности, поэтому представляется нецелесообразным.

Для всех рассматриваемых выше кон¬струкций характерным является то, что даже расчетное значение по СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий» меньше нормируемого. Для достиже¬ния нормируемых значений R0 следу¬ет не увеличивать толщину теплоизо¬ляции, а уделять основное внимание совершенствованию узлов ограждаю¬щих конструкций с целью снижения теплопотерь, а также значительному по¬вышению качества строительных работ, применяемых строительных материалов и технологий.

Светопрозрачные конструкции К их числу можно отнести окна, витра¬жи, навесные фасадные светопрозрачные конструкции (конструкции, монтируемые на относе от стеновых проемов), атриумы, зенитные фонари и т.д. Значительная часть перечисленных кон¬струкций, кроме окон и витражей, харак¬теризуется тем, что нормативная доку¬ментация на их производство, монтаж и эксплуатацию отсутствует. Потери теплоты через светопрозрачные конструкции по разным данным составляют от 60 до 80% от общих потерь через ограждающие конструкции. Снижения теплопотерь можно добиться, используя конструкции, имеющие достаточно высокие показатели приведенного сопротивления теплопередаче. Однако эти показатели, как правило, имеют пределы, превышение которых нецелесообразно по причине резкого удорожания самих конструкций. СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий» (п. 5.11) определяет, что в жилых зданиях коэффициент остекленности фасада должен быть не более 18% для жилых и не более 25% для общественных зданий.

Приведенное сопротивление теплопередаче окон (кроме мансардных) в этом случае в г. Москве равен 0,54 м2 °С/Вт. Однако очень часто в строительной практике встречаются проекты строительства объектов, коэффициенты остекленности которых достигают 90%. Расчет обоснования повышения R0np для снижения теплопотерь, как правило, не предоставляется и таким образом в проект заведомо закладываются значительные теплопотери на этапе эксплуатации здания. Чтобы отсутствие нормативных документов на проектирование, производство, монтаж и эксплуатацию свегопрозрачных конструкций не сдерживало процесс их внедрения в российскую строительную практику, Мосгосстройнадзором совместно с другими организациями (Департаментом строительства города Москвы, Москомэкспертизой, Москомархитек- турой, ЦНИИЭП жилища, ГУ «Центр «ЭНЛАКОМ», НИИСФ и другими институтами) были разработаны МГСН 4.19-2005 «Временные нормы и правила проектирования многофункциональных высотных зданий и зданий-комплексов в городе Москве», а в 2007 году — подготовлено и утверждено Положение о технических условиях на проектирование и строительство уникальных высотных и экспериментальных объектов капитального строительства в городе Москве, в которых помимо прочих основных требований, предъявляемых к фасадным конструкциям, установлены минимальные значения R0"p =0,65 м2 °С/Вт. Повышение R0np до 0,8 мг °С/Вт с 1 января 2011 года в г. Москве представляется весьма проблематичным. Стремление достичь таких значений приведет к значительному повышению массы готовых конструкций, прежде всего стеклопакетов и кронштейнов крепления готовых конструкций, а в конечном итоге — к значительному повышению стоимости готовой продукции. В связи с тем, что навесные фасадные светопрозрачные конструкции монтируются на относе от стеновых проемов, от проектировщиков требуется при разработке узлов примыкания таких конструкций к зданию особое внимание уделять проблеме герметичности. Высокие показатели R0"p изделия достигаются применением теплого многокамерного профиля и энергоэффективного стеклопакета, в составе которого используются стекла с энергосберегающим покрытием (i-стекло), а полости между стеклами заполняются инертным газом (аргоном или криптоном). Следует отметить, что при нарушении герметичности вакуумной упаковки, в которой i-стекла поставляются потребителю, характеристики нанесенного на них энергосберегающего покрытия заметно ухудшаются. Через 5-6 дней хранения в цехе в открытом виде эффективность такого слоя снижается. Повышение теплотехнических характеристик стеклопакета достигается использованием аргона и криптона в его составе. Однако эффективность инертного газа (долговечность) зависит от качества производства стеклопакетов и в первую очередь от качества герметизирующего слоя.

Установить факт наличия на поверхности стекла энергоэффективного покрытия, а также присутствия в камерах стеклопакета аргона или криптона можно лишь при помощи специальных приборов, которыми на сегодняшний день не располагают не только строители, но и боль¬шинство производителей стеклопакетов и конструкций. Проверить достоверность теплотехнических характеристик оконного блока или витражных конструкций с использованием таких стекол можно только в специализированных лабораториях. Однако контроль готовых блоков (модулей) путем отбора и отправки в лабораторию на объектах не осуществляется. Поэтому вероятность применения в процессе монтажа изделий, не отвечающих требованиям проекта по R0np, очень высока.

Федеральным законом «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации» установлено, что проверка соответствия вводимых в эксплуатацию зданий, строений, сооружений требованиям энергетической эффективности осуществляется органом государственного строительного надзора при осуществлении государственного строительного надзора (ст. 11, п. 8). Класс энергетической эффективности многоквартирного дома, построенного, реконструированного или прошедшего капитальный ремонт и вводимого в эксплуатацию, а также подлежащего государственному строительному надзору, определяется органом государственного строительного надзора в соответствии с утвержденными уполномоченным федеральным органом исполнительной власти правилами определения класса энергетической эффективности многоквартирных домов (ст. 12, п.1). Но упомянутые правила на сегодняшний день отсутствуют. Показатель энергоэффективности здания в целом и в сравнении с нормируемым значением устанавливается в энергетиче¬ском паспорте по результатам энергетического обследования. Энергетическое обследование здания (ограждающих конструкций) проводится в добровольном порядке, за исключением случаев, оговоренных настоящим Федеральным законом (глава 4, п. 5). В этой связи следует отметить, что для получения более реальных показателей энергоэффективности ограждающих кон¬струкций по результатам тепловизионного обследования следует доработать существующие методики испытаний (в зимний и летний периоды), так как погрешность таких испытаний в 15% является весьма значительной. Энергетические паспорта на здания, строения, сооружения, вводимые в эксплуатацию по окончании строительства, ре¬конструкции, капитального ремонта, могут составляться на основании проектной документации (глава 4, п. 9), то есть на основании расчетов проектировщиков и пред¬ставленных протоколов сертификационных испытаний светопрозрачных конструкций по основным техническим характеристикам (звукоизоляция, сопротивление теплопередаче, светопропускание и т.д.). В таком случае особо остро встает вопрос о достоверности и точности результатов натурных испытаний, проводимых в аккредитованных лабораториях, в связи с тем, что иногда встречаются протоколы разных испытательных лабораторий на однотипную продукцию, где результаты испытаний серьезно разнятся. В данном случае необходимо пересмотреть существующие методики испытаний, что позволит получать более точные и достоверные результаты с минимальной погрешностью.

Выводы.

Для решения вопросов энергосбе¬режения зданий и сооружений при строи¬тельстве и эксплуатации необходимо:
• 1. Основное внимание направить в пер¬вую очередь на разработку и реализацию мероприятий по снижению энергозатрат на отопление и вентиляцию.
• 2. На федеральном уровне разработать и утвердить нормативно-техническую доку¬ментацию (своды правил, технические ре¬гламенты) на проектирование, производ¬ство, монтаж и эксплуатацию фасадных систем теплоизоляции и светопрозрач¬ных конструкций (с учетом высотного до¬мостроения), отвечающих требованиям на¬дежности, долговечности и безопасности, с указанием конкретных мер по решению вопросов энергосбережения при исполь¬зовании таких конструкций.
• 3. Усовершенствовать утвержденные ме¬тодики испытаний стеновых и светопроз¬рачных конструкций в аккредитованных лабораториях с целью получения более достоверных показателей основных техни¬ческих характеристик испытуемого изде¬лия с минимальной погрешностью.
• 4. Усовершенствовать существующие утвержденные методики тепловизионного обследования зданий и сооружений, суще¬ственно снижающие погрешность измере¬ния (в настоящее время составляет 15%).
• 5. При проектировании фасадных кон¬струкций разрабатывать узлы примыканий, исключающие (существенно снижающие) теплопотери.
• 6. Существенным фактором, влияющим на снижение теплопотерь, является, высо¬кое качество строительных работ.
• 7. В целях усиления контроля качества строительных материалов, конструкций и технологий на этапе их использования в договорах должны быть предусмотрены мероприятия по отбору на строительных объектах образцов поставляемых материа¬лов и конструкций с целью их дальнейшей отправки в независимую лабораторию для сравнения полученных показателей с тре¬бованиями проекта.
• 8. Исключить случаи монтажа фасадов, в том числе светопрозрачных конструкций, при нарушении технологии и последова¬тельности выполнения работ. В заключение хотелось бы поблагода¬рить за помощь в написании статьи Вла¬димира Геннадиевича Гагарина, д.т.н., профессора, член-корр. РААСН, заведую¬щего лабораторией строительной тепло¬физики НИИСФ РААСН.