Вопросы повышения энергоэффективности зданий в стадии проектирования и восстановления

Аннотация: дается анализ теплоэнергетических показателей эксплуатируемых жилых зданий, а также особенности проектирования и восстановления тепловой защиты тех из них, которые приближаются к переходу в категорию ветхих домов.

Рассмотрены возможности архитектурно-строительного проектирования по повышению энергоэффективности зданий и улучшению микроклимата их жилых помещений.

Ключевые слова: архитектурно-строительное проектирование, восстановление тепловой защиты, микроклимат помещения, натурные обследования, тепловая потребность здания, экологические параметры, энергоэффективное здание Результаты опубликованных исследований различных авторов свидетельствуют о низком уровне тепловой защиты доминирующего массива эксплуатируемых жилых зданий, построенных в послевоенный период и по типовым сериям 60-х и 70-х годов. Натурные обследования этих зданий различной этажности, выполненные в г. Пензе, указывают, что их класс энергоэффективности варьировался от «низкого» до «очень низкого» [1].

Одна из причин этого, как известно, заключается в изменении требований к энергоэффективности зданий, которые стали учитываться проектировщиками и строителями с конца 90-х годов прошлого столетия. Другая причина — недостаточное финансирование текущих и капитальных ремонтов зданий, что ускорило их темпы старения и значительно повысило долю ветхих и аварийных домов.

Исследования показывают, что значительный экономический эффект может быть получен на основе научно обоснованного подхода к оценке состояния эксплуатируемых зданий, позволяющего проводить своевременные работы по восстановлению тех зданий, которые приближаются к фазе необратимого физического старения и потере основных функциональных свойств. Кроме того, такой подход дает возможность отсрочить на определенный период их текущий или капитальный ремонт. Для эксплуатируемых зданий варианты тепловой модернизации отдельных элементов наружной оболочки зданий за счет повышения их сопротивления теплопередаче требуют значительных расходов материально-технических ресурсов и реализуются только при соответствующем технико-экономическом обосновании.

На примере двух зданий, постепенно приближающихся к категории «не реконструируемых», показана эффективность проведения работ по восстановлению их тепловой защиты (табл. 1). Столбец 3 иллюстрирует приблизительную стоимость восстановленной площади проживания применительно к общей площади зданий при стоимости одного ее кв. метра на вторичном рынке 30 тыс. руб. Данные в столбцах 4 и 5, найденные из условия нормируемой долговечности зданий от 100 лет, показывают, что после проведения работ по восстановлению тепловой защиты зданий может быть получен экономический эффект, значительно превышающий объем вложенных средств в зависимости от срока последующей эксплуатации зданий. Как показывает опыт реконструкции, жилые помещения после восстановления тепловой защиты домов пользуются определенным спросом на вторичном рынке жилья. Это указывает на целесообразность одновременного проведения работ как по сносу пришедших в негодность строений, так и по выполнению определенного комплекса работ по восстановлению зданий «группы риска» .

теплоэнергетический показатель жилое здание.

Таблица 1. Эффективность восстановления тепловой защиты домов

В работе [2] предложена скорректированная методика оценки экономической эффективности термомодернизации эксплуатируемых жилых зданий, учитывающая прогноз изменения тарифов на тепловую энергию и эффективный срок службы зданий, обеспечивающий безубыточность его термомодернизации. Стадия проектирования предоставляет значительно больше творческих возможностей по повышению энергоэффективности зданий без использования существенных затрат материально-технических ресурсов. Одна их таких возможностей в процессе оптимизации объемно-планировочного решения проектируемого объекта — изменение размеров корпуса при постоянном объеме отопления. В табл. 2 показано снижение потребности в тепловой энергии для одного из обследованных 5 этажных домов в зависимости от ширины здания и площади наружных ограждений А_н^sum.

Анализ некоторых принципов повышения энергоэффективности в архитектурно-строительном проектировании зданий различной этажности дан в работе [3]. В ней сопоставлены варианты уменьшения тепловой потребности двух типов многоэтажных зданий: традиционного и энергоактивного. В первом типе здания это достигается путем увеличения его размеров, в частности, ширины корпуса (табл. 2). Во втором — за счет поглощения тепловой энергии природной среды энергоактивными конструкциями стен и техническими устройствами. Получаемый при этом эффект снижения тепловой потребности во втором типе здания в отличие от первого, возрастает с уменьшением его ширины, особенно начиная с 12 м.

Таблица 2. Снижение потребности в тепловой энергии в зависимости от ширины здания, %.

В качестве энергоактивного устройства, способствующего увеличению тепловой эффективности малоэтажных зданий, может быть использован плоский солнечный коллектор (ПСК). Упрощенный вариант ПСК, созданного в Пензенском ГУАС, рассмотрен в работе [4]. Оценку его технико-экономической эффективности выполнили в соответствии с комплексной методикой по обследованию и энергоаудиту реконструируемых зданий (МДС 13−20.2004) и методическими рекомендациями по оценке эффективности инвестиционных проектов. Результаты численного эксперимента, проведенного по данной методике, подтвердили эффективность использования разработанной конструкции ПСК, установленной на южной стороне малоэтажного жилого здания: ее срок окупаемости при суммарной площади модулей коллектора 35,4 м² составил шесть месяцев, что практически совпадает с продолжительностью отопительного периода для II-го климатического района, а чистый дисконтированный доход достигает 33 тыс. руб.

Дальнейшее развитие представлений о здании как о единой энергетической и экологической системе указывает на сложный и противоречивый характер взаимодействующих системных факторов и требует совершенствования и углубления знаний о жилом здании XXI века. В таком энергоэффективном здании, отличающимся минимальным расходом энергоресурсов на его эксплуатацию, по определению, должны быть обеспечены комфортные параметры микроклимата помещений. Результаты расчета энергетического паспорта могут показать высокий класс энергетической эффективности многоэтажных жилых зданий в стадии проектирования. Однако, натурные обследования таких зданий свидетельствуют о фактах формирования неблагоприятных условий микроклимата помещений квартир: повышенная величина относительной влажности и ухудшение качества воздуха в помещениях, неблагоприятный температурно-влажностный режим наружных ограждений, появление влажных пятен и плесени на их внутренней поверхности [5,6,7]. Основными причинами ухудшения параметров микроклимата служат неэффективная работа системы вентиляции, чрезмерная насыщенность интерьера помещения полимерными отделочными материалами, недостаточная противорадоновая защита здания, малые сроки инсоляции внутренней воздушной среды.

В санитарно-экологического паспорте строительной продукции [8] изложены требования к девяти экологическим параметрам, характеризующим состояние воздушной среды помещений и ее влияние на здоровье людей. Величины большинства из этих и других параметров непосредственно зависят от архитектурно-строительного решения здания [9].

Так, путем оптимальной ориентации здания и рационального расположения отдельных помещений квартир проектировщик может существенно увеличить продолжительность их инсоляции, уменьшить количество болезнетворной микрофлоры в воздухе помещений, увеличить кратность воздухообмена, используя варианты сквозного или углового проветривания, снизить интенсивность электромагнитных полей от внешних источников.

Использование в архитектурно-конструктивном решении здания конструкций наружных стен и оконных блоков с элементами, предназначенными для постоянного вентилирования внутреннего воздуха в помещениях квартир и подвалах, обеспечивает вынос диффундирующего из грунта радонового газа в атмосферу, а укладка по цокольному перекрытию герметичного слоя с высоким сопротивлением паропроницанию и тщательная герметизации стыковых соединений ограждающих конструкций подвала и нижних этажей позволяет предотвратить проникновение этого газа в воздушное пространство здания.