Фото автора.
В рамках научно-практического форума «Умный город», стартовавшего в столице в этом году, прошла третья встреча-лекция. Она была посвящена энергоэффективности. Главным спикером по теме «О новых подходах в энергосбережении жилых зданий и сооружений» выступил директор ГП «Институт жилища - НИПТИС им. Атаева С.С.», доктор технических наук, профессор кафедры организации строительства и управления недвижимостью БНТУ, иностранный член Российской академии архитектуры и строительных наук, член-корреспондент Международной инженерной академии, автор более 100 научных работ, обладатель 26 патентов Владимир Митрофанович Пилипенко:
- Если говорить о концепции умного города, как комплексном, многофакторном определении, проблема энергосбережения и энергоэффектиности жилья занимает в ней одно из важных мест. Это и вопросы стоимости эксплуатации жилья, а также экологии, ведь энергоэффективность жилья напрямую связана с выбросами в атмосферу углекислого газа: при выработке 1 кВт/ч выбрасывает от 300 до 400 граммов. Таким образом, снижая энергопотребление, мы, прежде всего, улучшаем среду обитания.
Проблема снижения энергопотребления решается, в первую очередь, с учётом экономических возможностей государства. Можно задать порог очень высокий – поставить задачу мгновенно перейти на строительство домов с нулевым энергопотреблением, на пассивные дома. Далеко не каждое государство располагает возможностями, чтобы решить эту проблему сразу. Опыт нашей страны и других зарубежных стран показывает, что решается она поэтапно.
Первое ужесточение норматива энергопотребления было в 1993 году, когда увеличилось сопротивление теплопередачи оболочки здания в два раза. Благодаря этому было существенно снижено энергопотребление на отопление зданий – до 130 кВт/ч на метр квадратный, когда в зданиях, построенных до 1993 года в отдельных случаях оно достигало 200 кВт/ч и более. Следующее ужесточение нормативов состоялось в 2009 году, норматив снизился до 90 кВт/ч, в 2013-м - до 60. В настоящее время указанный норматив для зданий массового строительства - 40 кВт/ч.
Но, решая проблему энергопотребления на отопление, мы практически не занимались энергосбережением на горячем водоснабжении. Проблема в основном решалась за счёт увеличения сопротивления теплопередачи оболочки здания. Если рассматривать примерное распределение теплопотерь по элементам на примере пятиэтажного жилого дома индустриального строительства 60-70-ых лет, то 42% теплопотерь приходилось на наружные стены, 16% - на окна, от 30% приходилось на воздухообмен. После ужесточения норматива картина существенно изменилась, но основные теплопотери стали приходиться на систему вентиляции. При этом по нормативам мы должны обеспечивать соответствующий уровень воздухообмена - примерно три раза в течении часа воздушная среда в помещении должна меняться. Это в свою очередь сопряжено с выбросом в атмосферу тёплого воздуха, который может служить источником тепла. В настоящее время ситуация такова, что мы имеем показатель сопротивления теплопередачи наружных стен 3,2, окон -1, перекрытие верхнего этажа - 6, подвала - 2,5. Таким образом, через систему вентиляции мы теряем не менее 60% тепла. Хотя общее энергопотребление суммарно снизилось до 110 кВт/ч на квадратный метр, где 40 – энергопотребление на отопление, 70 – на горячее водоснабжение.
Эксперт обозначил несколько путей движения по направлению к энергоэффективным зданиям за счёт снижения потерь тепловой энергии. В первую очередь, через ограждающие конструкции здания посредством использования архитектурных решений, минимизирующих площадь ограждающих конструкций при сохранении строительного объёма здания. Во-вторых, через непрозрачные ограждающие конструкции методом повышения сопротивления теплопередачи наружных стен, перекрытий чердаков и подвалов. В-третьих, через оконные конструкции (использование энергоэффективных окон). В-четвёртных, через систему вентиляции (переход к системам управляемой приточно-вытяжной вентиляции с механическим побуждением и рекуперацией тепловой энергии вентиляционных выбросов). В-пятых, это снижения потребления тепловой энергии на горячее водоснабжение, использование системы утилизации тепла сточных вод. В-шестых, это использование возобновляемых источников энергии.
«Активно в Беларуси заниматься проблемой снижения энергопотребления стали с 2000-х годов и уже в 2007 году на базе проведённых исследований был сдан в эксплуатацию первый энергоэффективный дом на Каменной горке в Минске, - продолжил спикер. - В нём проблема снижения энергопотребления была решена комплексно за счёт повышения сопротивления теплопередачи оболочки здания и инженерных систем. Кстати, это до сих пор первый в республике дом, где внедрена система дифференцированного подхода к сопротивлению теплопередачи наружных стен. Оно неодинаково для всех квартир, где наибольшие теплопотери у торцевых квартир верхнего и первого этажей. На базе дома впервые в республике внедрена система рекуперации тепловой энергии вентилируемого воздуха, т.е. мы возвратили до 85% тепловой энергии, которая выбрасывается в атмосферу с теплым воздухом. Таким образом, мы практически решили поставленную задачу по снижению энергопотребления с 90 кВт/ч на квадратный метр.
Первые два года после ввода в эксплуатацию аналогичных домов мы достигли показателя 37 кВт/ч на квадратный метр, вместо 30. В последующие годы мы уже вышли на уровень 35 кВт/ч. При этом существующая нормативная база предписывает вести расчёты на 18 градусов Цельсия температуры внутреннего воздуха. Мониторинг же показал, что эксплуатируется жильё, как правило, при температуре 21-22 град. С. Эта разница равноценна 4,5-5 кВт/ч в годовом исчислении на метр квадратный. Это объяснение тому, что показатель энергопотребления мы несколько увеличили.
Лучше проявила и зарекомендовала себя поквартирная система рекуперации воздуха. Она позволяет гибче, чем поэтажная, реагировать на пожелания жильца в зависимости от температурно-влажностного режима. Высокое качество воздушной среды – то преимущество, которое обеспечивает дому в Каменной горке указанная система в сравнении с другими домами. Этот дом относится к классу первого поколения.
Начиная с 2014 года в Беларуси реализуется три проекта по линии ПРООН, выделено на реализацию которых было 4,5 млн. долларов США. Это дома второго поколения, которые позволяют выйти на более низкий уровень потребления тепла и электрической энергии при эксплуатации благодаря использованию при строительстве возобновляемых источников энергии. Это энергоэффективные дома, запроектированные и построенные в Гродно, Минске и Могилёве.
Наиболее интересен гродненский проект, где были реализованы такие технические решения, как принудительная системы вентиляции, «тёплая оболочка», системы, использующие возобновляемые и вторичные источники энергии. Вторичные источники энергии – утилизация тепла вентиляционных выбросов и утилизация тепла серых стоков квартир посредством теплообменника, в основном из ванной комнаты, для последующей её подачи в систему горячего водоснабжения. А также это так называемые «тёплые сваи» (используют тепло грунтов), забор тепла из санитарно-технического коллектора, проходящего рядом с домом. Тепло из грунтов и от стоков в коллекторе забирают два вида тепловых насосов. За счёт их работы дом полностью обеспечен тепловой энергией. Так, впервые в республике на многоэтажном доме решена проблема снабжения теплом за счёт и вторичных, и возобновляемых источников. На этом же доме внедрена система солнечных батарей, которая позволила на 70% питать тепловые насосы за счёт электрической энергии, вырабатываемой батареей. Суммарная мощность этих батарей на крыше и на южном фасаде здания - 70 кВт/ч. В летнее время, когда тепловой энергии дом потребляет меньше, электрическая энергия продаётся в сеть. Каждый дом оборудован системой управления, которая позволяет программировать работу системы вентиляции, потребления тепловой энергии в зависимости от режима проживания. Вентиляция может регулироваться в 9 режимах (есть режимы по увеличению интенсивности воздухообмена, он актуален, например, когда в квартире собирается много людей).
На доме в Могилёве внедрена крышная система солнечных гелиоколлекторов с тепловым аккумулятором, которые полностью в весенне-летне-осенний сезон обеспечивают дом горячей водой. Здесь также применена системы утилизации серых стоков и принудительной вентиляции с рекуперацией тепла вентилируемого воздуха. Аналогичные системы применены на одном из домов в Минске, в Лошице.
Каких расчётных показателей мы достигли на примере этих трёх домов? Так, удельный расход тепловой энергии на отопление на дому в столице составил 23,2 кВт/ч на квадратный метр при нормативе 40 кВт/ч. В гродненском доме мы вышли на уровень пассивного дома – 15 кВт/ч. В Могилёве этот показатель составил 22,8 кВт/ч. На горячее водоснабжение удельный расход тепловой энергии составил на столичном и гродненском домах не более 35, на могилёвском – не более 30 кВт/ч на квадратный метр при нормативе 70 кВт/ч. Минский (19 этажей) и могилёвский (10 этажей) дома были выполнены в крупнопанельном конструктивном решении, гродненский (10 этажей) – кирпичный с поперечными несущими стенами. Мониторинг за этими домами будет проводиться в течении 5 лет, так как расчётные показатели энергоэффектиности не всегда отражают особенности эксплуатации. К сожалению, некачественная эксплуатация жилья приводит к нежелательному результату. И этот фактор следует непременно учитывать в общей стратегии энергоэффективного жилья».
В.М. Пилипенко убеждён, что, пассивные дома обеспечивают совершенно иное качество проживания, но прежде всего, необходимо готовить население к проживанию в таких домах и правильно их эксплуатировать, стимулировать жильцов к применению указанных инженерных систем через стоимость потребляемых энергоресурсов. Т.е. человек пока не чувствует, что ему в этом помогает государство, беря часть эксплуатационных затрат на себя. Ну, и немаловажным фактором в этой стратегии является широкая просветительская работа в СМИ. И всё же наиболее значимыми здесь видятся вопросы качественной и технической эксплуатации, которые должна решать отдельная служба технической эксплуатации для каждого из таких домов. На первом доме в Минске такая служба имеется, которая не только следит за эксплуатацией систем, но и консультирует жильцов. То же сделано в Гродно.
Указанные инженерные решения и системы, как сообщил эксперт, увеличили стоимость строительства от 15 до 17%, но жители энергоэффективных домов второго поколения будут платить в 2–2,5 раза меньше за отопление, чем в обычном здании. На сегодняшний день в регионах Беларуси и Минске построены и эксплуатируются не менее 20 энергоэффективных жилых домов.
В настоящее время поставлена задача решить проблему использования электрической энергии для отопления, горячего водоснабжения жилья. Предварительные наработки решения этой задачи в ГП «Институт жилища - НИПТИС им. Атаева С.С.» имеются. Одна из них – схема использования электрической энергии за счёт электрокотельной на несколько домов или район города. Есть схема, сочетающая в себе электрокотёл, тепловой насос, тепловой аккумулятор и утилизатор тепловой энергии сточных вод дома, а также схема теплоснабжения дома с использованием теплового насоса и бака аккумулятора, совмещённого с электрокотлом. Какие из них будут востребованы, покажет время и практика их применения.
Директора ГП «Институт жилища - НИПТИС им. Атаева С.С.» В.М. Пилипенко считает, что на современном этапе очевидны следующие требования к системе повышения энергоэффективности и экологичности жилых зданий:
- создавать повторяющийся и достоверно определяемый результат в повышении энергоэффективности;
- сохранять обычный уровень инвестиционных затрат в объект строительства;опираться на существующую нормативную базу строительства и отвечать сложившимся логикам проектирования;обобщать лучшие методы и мировой опыт проектно-строительной практики;
- система энергоэффективности и экологичности жилых зданий должна быть доброжелательной и понятной широким кругам профессиональной общественности;
- стимулировать население к реализации энергосбережения в жилищной сфере;
- обеспечить распространение знаний и обучения населения по теме энергоэффектиности.
