Коммунальный комплекс России

Борис Шойхет,
профессор МГСУ, заместитель директора по техническому развитию компании «СЕН-ГОБЕН ИЗОВЕР»

 

---

Наибольший потенциал энергосбережения в жилищно-коммунальном хозяйстве связан со снижением затрат на отопление. Применение современных эффективных теплоизоляционных материалов позволяет значительно сократить энергоемкость зданий.

---

 

Общими тенденциями в развитии современной цивилизации являются: рост численности населения, развитие экономики, рост потребления энергоресурсов, увеличение спроса и цены на энергоресурсы. За последние 30 лет мировое потребление топливно-энергетических ресурсов (ТЭР) увеличилось более чем в два раза и в 2008 г. достигло около 16 млрд т условного топлива (т у. т.). Средний темп прироста мирового энергопотребления за указанный период равен 2,7% в год. Потребление ТЭР в России в 2008 г. составило 975 млн т у. т. при объеме добычи 1650 млн т у. т. Доля РФ в мировом потреблении составляет 6,1% (Минпромэнерго РФ. «Энергетическая стратегия России на период до 2020 г.». Распоряжение Правительства РФ от 28 августа 2003 г. № 1234-р). Потребление первичных энергоресурсов в 2008 г. (млн т н. э.) представлено на рис. 1.

Рис. 1. Динамика роста потребления ТЭР (млн т н. э.) крупнейшими экономиками мира.

Топливно-энергетические ресурсы (ТЭР) являются необходимым условием существования современной цивилизации. Учитывая естественную ограниченность мировых запасов ТЭР, при существующих объемах и темпах роста потребления, очевидной является возможность возникновения их дефицита в исторически обозримом (30-50 лет) будущем. В связи с этим одним из приоритетных направлений в развитии мировой экономики является ограничение темпов роста потребления энергетических ресурсов за счет повышения энергоэффективности объектов строительства, промышленности, ЖКХ и транспорта, а также внедрения энергосберегающих технологий и материалов.
Структура потребления топливно-энергетических ресурсов в экономически развитых странах по отраслям экономики представлена на диаграмме (рис. 2). Из диаграммы видно, что около 40% ТЭР потребляется в строительстве, поэтому данная отрасль экономики имеет наибольший потенциал в плане реализации программ энергосбережения.

 

Рис. 2. Структура потребления ТЭР по отраслям экономики в экономически развитых странах.

Энергопотребление зданий
Энергопотребление зданий в РФ составляет 43-45% общего объема потребляемой тепловой энергии, в том числе: эксплуатация здания – 90%; производство стройматериалов – 8%; процесс строительства – 2%. В Европе на энергопотребление зданий расходуется 20-22%, общего потребления тепловой энергии (Ю.А. Матросов. Энергосбережение в зданиях. Проблемы и решения. Москва, 2008 г.)

Рис. 3. Структура потребления энергии в зданиях.

Среднее потребление энергии в зданиях, построенных в 50-70-х годах, составляет от 200 до 350 кВт-ч/м2 год (рис. 3). Анализ структуры энергопотребления показывает, что в этих зданиях до 70-80% расходуется на отопление и по 10-12% на горячее водоснабжение и электроснабжение.
Современные строительные нормы в Европейских странах устанавливают потребление энергии на уровне 80-100 кВт-ч/м2год. У нового поколения домов, которые проектируются и строятся в соответствии с концепцией Passive House (пассивный дом), уровень энергопотребления может быть снижен до 15-30 кВт-ч/м2год в зависимости от региона строительства. Определяющим фактором, позволяющим обеспечивать такой норматив, является применение эффективной тепловой изоляции в строительных конструкциях.

Наибольший потенциал энергосбережения в строительном секторе и ЖКХ связан именно со снижением энергозатрат на отопление. За счет этого общее энергопотребление зданий может быть снижено, по экспертным оценкам, на 50-55%.
Высокое потребление тепловой энергии в строительном секторе экономики связано, как с высокими тепловыми, в первую очередь, трансмиссионными потерями зданий, так и с высокими тепловыми потерями в системах теплоснабжения.

Основными факторами, позволяющими снизить энергопотребление зданий до минимального уровня 15-30 кВт-час/(м2 год), являются:

• повышение термического сопротивления ограждающих конструкций до максимального технически возможного уровня;
• увеличение термического сопротивления светопрозрачных конструкций до максимального технически возможного уровня;
• сведение к минимуму тепловых мостов;
• обеспечение необходимой герметичности здания относительно притока наружного воздуха;
• создание систем принудительной вентиляции помещений с рекуперацией тепла вентиляционного воздуха;
• оптимизация архитектурных форм и расположения здания с учетом воздействия ветра и возможности использования солнечной радиации.

Сочетание указанных выше факторов обеспечивает минимальное энергопотребление здания. При этом определяющими факторами повышения энергоэффективности здания являются увеличение термического сопротивления его конструктивных элементов. Осредненные значения сопротивления теплопередаче конструктивных элементов R и толщина тепловой изоляции δ (при расчетном коэффициенте теплопроводности теплоизоляционного материала λ – 0,045Вт/(м К)) зданий с различным уровнем энергопотребления, указанных на диаграмме (рис. 3), приведены в таблице 1.

Таблица 1. Осредненные значения сопротивления теплопередаче конструктивных элементов и толщина тепловой изоляции зданий с различным уровнем энергопотребления.

Из приведенных данных следует, что для снижения энергопотребления зданий до уровня Passive House необходимо повысить термическое сопротивление ограждающих конструкций зданий до 8-10 м2 К/Вт.
Такие значения термического сопротивления не могут быть получены с использованием традиционных конструктивных решений и строительных материалов (кирпича, бетона и др.) без применения эффективных утеплителей. Требуемый уровень теплозащиты зданий достигается путем применения многослойных строительных конструкций с использованием эффективных утеплителей. Примеры таких конструкций приведены на рис. 4.

 

Теплоизоляционные материалы
Сегодня без преувеличения можно утверждать, что решающая роль в решении проблемы энергосбережения в строительном секторе экономики принадлежит современным высокоэффективным теплоизоляционным материалам (ТИМ).

Рис. 4. Многослойные ограждающие конструкции: А – система наружного утепления со штукатурным покрытием; Б – каркасная стена; В – конструкция навесного вентилируемого фасада; Г – многослойная конструкция плоского покрытия с рулонной кровлей.

А

Б

 

В

Г

 

Объемы производства и потребления ТИМ в РФ возросли за последние 10 лет более чем в 4 раза – с 6-7 млн м3 в 1998 г. до 26-27 млн м3 в 2008 г. Докризисный прогноз на 2010 г. составлял 30-32 млн м3 (рис. 5). В кризисном 2009 г. производство и потребление ТИМ в РФ значительно снизилось и составило по экспертным оценкам 19-20 млн м3.

Рис. 5. Динамика роста объемов производства и применения теплоизоляционных материалов в РФ в 1998-2008 гг.

Современная индустрия предлагает широкий спектр теплоизоляционных материалов, характеризующихся различным назначением и различными техническими и качественными характеристиками. Структура потребления по видам применяемых материалов, по экспертной оценке 2008 г., представлена на рис. 6. Из диаграммы видно, что преобладающими видами ТИМ являются стекловолокно и каменная вата, их доля составляет соответственно 38 и 37%. Значительная доля (около 22%) принадлежит пенополистиролу, в том числе экструзионному (5,3%).

Рис. 6. Доля различных видов теплоизоляционных материалов в общем объеме применения в строительстве в 2008 г. (экспертная оценка).

В странах Европы все большее развитие получает строительство зданий с минимальным энергопотреблением по концепции Passive House. На основе этой концепции уже построен и строится целый ряд зданий в Германии, Дании и других странах. Первые здания такого типа построены в РФ на территории Республики Татарстан в Казани. Предполагается их строительство в Подмосковье. Предлагаемые технические решения наиболее эффективны для малоэтажного жилья, доля которого в современном жилищном строительстве в РФ составляет более 50%.

Данная тема получила дальнейшее развитие в разработках Исследовательского Центра КРИР концерна Сен-Гобен во Франции, где предложена концепция мультикомфортного здания. Концепция включает помимо снижения энергопотребления, улучшение акустических характеристик здания, повышение его пожарной и экологической безопасности (Jean-Baptiste Rieunier. «Low energy houses in Europe multi-comfort house concept». Сборник докладов Международной научно-практической конференции «Эффективные тепло- и звукоизоляционные материалы в современном строительстве и ЖКХ»; Б.М. Шойхет. Энергосбережение и комфорт. Европейский опыт. Журнал «Коммунальный комплекс России», № 10, 2007 г.).

Мультикомфортный дом предоставляет большие возможности при проектировании зданий с учетом климатических условий, однако ничего фундаментально отличающегося от обычного строительства здесь нет. Реализация такого проекта требует увеличения капитальных затрат на строительство на 5-8%. Однако эти вложения окупаются экономией энергии и, следовательно, снижением эксплуатационных затрат и обеспечением комфортных условий проживания.
Понятие комфортных условий проживания включает:

• оптимальный для человека тепловой режим помещения (оптимальную температуру и влажность воздуха);
• оптимальный состав воздуха в помещении (наличие необходимого количества кислорода, отсутствие вредных для здоровья человека примесей);
• акустический комфорт и др.

Среди примеров реализации концепции есть жилые дома, общественные и производственные здания. Технические решения по мультикомфортному зданию адаптированы для различных климатических условий.

 

Применение в российских условиях
Для реализации предлагаемой концепции и обеспечения эффективной теплоизоляции зданий компания ISOVER разработала эффективные теплоизоляционные изделия на основе стекловолокна, со специальными свойствами, соответствующими их функциональному назначению.
На отечественном рынке представлены мягкие теплоизоляционные плиты марок ISOVER KL 34; ISOVER KL 37, применяемые в конструкциях скатных крыш, каркасных конструкциях, системах вентфасадов. Жесткие теплоизоляционные плиты марок ISOVER OL-TOP, ISOVER OL-P применяются в двухслойных конструкциях плоских покрытий с рулонной кровлей. Плиты ISOVER ВентФасад-верх предназначены для наружного слоя в конструкциях навесных вентилируемых фасадов (НВФ). Эти материалы отвечают требованиям экологической и пожарной безопасности, характеризуются высокими теплоизоляционными и акустическими свойствами, эксплуатационной надежностью.

В соответствии с предлагаемой концепцией повышение теплотехнической эффективности здания достигается за счет увеличения толщины теплоизоляционного слоя, устранения тепловых мостов и снижения воздухопроницаемости (повышения воздухоплотности) конструкций. Для решения этих задач компанией ISOVER разработаны конструктивные решения и теплоизоляционные материалы со специальными свойствами. В конструктивном плане рекомендуются многослойные (двух- и более слойные) решения, которые за счет установки теплоизоляционных плит наружного слоя с перекрытием швов внутреннего слоя исключают образование тепловых мостов.
Этот принцип реализуется как в покрытиях (например, внутренний слой плиты ISOVER OL-P, наружный ISOVER OL-TOP), так и в стенах (вентфасады с применением плит ISOVER KL 34 в качестве внутреннего слоя и плит ISOVER ВентФасад-верх в качестве наружного).

Применение мягких минераловатных плит ISOVER KL 34 в качестве внутреннего слоя повышает сплошность теплоизоляционного слоя, снижает воздухопроницаемость конструкции за счет плотного прилегания теплоизоляционного материала к изолируемой поверхности.
Теплоизоляционные плиты ISOVER ВентФасад-верх, кашированные стеклохолстом, помимо теплозащитных функций, одновременно выполняют функции ветрозащиты в НВФ.

Оценивая возможность применения предложенной концепции в РФ, необходимо отметить следующее. Обозначенный уровень энергопотребления – 15 кВт-час/(м2 год) реализуется в регионах с количеством ГСОП – 3400. В РФ к таким регионам относятся районы расположенные в ЮФО южнее гг. Ростова-на-Дону (3523), Ставрополя (3209), Астрахани (3540), Элисты (3668) и др. В более северных районах энергопотребление таких зданий будет существенно выше. Технико-экономическая эффективность этих домов в современных условиях определяется сравнительной стоимостью материалов и ТЭР, которые имеют конъюнктурный и изменяющийся во времени, преимущественно в сторону увеличения стоимости ТЭР, характер. Актуальность этой концепции для РФ возрастает в связи с увеличением доли малоэтажного и коттеджного строительства в общем объеме возводимых зданий. Уже сегодня в отечественной практике может быть использована значительная доля предлагаемых в этом проекте технических решений, направленных на повышение энергоэффективности зданий, например, сокращение количества и проводимости тепловых мостов, повышение до определенного предела термического сопротивления строительных конструкций и др.

Использование высокоэффективных теплоизоляционных материалов компании СЕН-ГОБЕН ИЗОВЕР и прогрессивного опыта компании в области повышения энергоэффективности зданий может способствовать решению проблемы энергосбережения в строительном комплексе России.

Компания «СЕН-ГОБЕН ИЗОВЕР»
107023, Москва,
Ул. Электрозаводская, д.27, стр. 8
Тел. (495) 775-15-10
Факс (495) 775-15-11
Boris.Shoykhet@saint-gobain.com
www.isover.ru

Дом на одну семью во Франции Мультикомфортный дом ISOVER в Дании

 

Многоквартирный дом в Швеции

 

Отель в австрийских Альпах на высоте 2150 м Школа в Австрии