Технологии энергосбережения в коттеджном строительстве

Строительство зданий с низким энергопотреблением, которое широко распространено в Европе, только завоевывает популярность в России. С этой точки зрения для развития данной области в нашей стране важны реальные проекты, показывающие доступность и эффективность энергосберегающих технологий.

Снижение энергозатрат при эксплуатации зданий, это и вклад, который может сделать ЖКХ в снижение энергоемкости валового продукта, но это и вклад, который можем сделать все мы в сохранение комфортной для нас окружающей среды, сохранение невозобновляемых энергоносителей и снижение вредных выбросов в атмосферу.

Разработка безопасных и долговечных зданий c низким энергопотреблением является приоритетным направлением в деятельности компании ROCKWOOL. Здания будущего и настоящего должны демонстрировать рациональный подход к использованию энергетических ресурсов и бережное отношение к окружающей среде, при этом сохраняя комфорт пребывания человека в нем. Решения ROCKWOOL подтверждают возможность строительства подобных зданий при незначительном увеличении стоимости возведения.

Одним из первых проектов компании ROCKWOOL в этой сфере было строительство собственного офисного здания — Исследовательского центра в Дании (рис.1 а), который соответствует принципам энергетической эффективности и устойчивого развития. С тех пор компания ROCKWOOL накопила огромный опыт как в строительстве, так и в реконструкции зданий разного назначения с низким энергопотреблением и комфортным микроклиматом.

Два ярких проекта реализованы в России. Это частные дома Green Balance (Московская область) и Natural Balance (Республика Татарстан). Они демонстрируют, что энергоэффективное строительство экономически выгодно, доступно и одинаково применимо в зданиях с различным дизайном: оригинальным и традиционным.

Natural Balance (рис.1 в) - это коттедж на одну семью. Одноэтажное здание с жилой мансардой. Разработка проекта начата в августе 2011, строительство завершено 25 января 2012. Общая площадь дома — 186 м2; жилая площадь дома — 100 м2. В соответствии с действующими строительными нормами уровень потребления энергии на отопление такого дома составляет 175 кВтч на м2 в год. Энергопотребление Natural Balance: 37,3 кВтч на м2 в год.

Рис. 1. Энергоэффективные здания : А - исследовательский центр ROCKWOOL (Дания); Б - дом Green Balance (Московская область); В - дом Natural Balance (Татарстан)

Нормирование тепловой защиты зданий

Основной задачей данных нормативов является обеспечение проектирования тепловой защиты зданий при заданном рационально низком расходе тепловой энергии на поддержание комфортных параметров микроклимата помещений. Классы энергоэффективности зданий, установленные в России, представлены на рис.2.

Рис. 2. Классы энергоэффективности зданий (в соответствии со СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий»)

Современный подход к нормированию теплозащиты здания основан на рассмотрении здания как полной энергетической системы. Этот подход предполагает нормировать энергопотребление здания в целом, а не ограничивать тепловой поток через отдельные ограждающие конструкции (наружные стены, крыша, пол). Чтобы исключить опасность достижения заданного энергопотребления за счет снижения комфортного микроклимата, вводятся дополнительные требования по условиям комфорта.

Таким образом, при проектировании здания поэлементное нормирование обеспечивает требования к теплозащите отдельных ограждающих конструкций, а системное нормирование может обязать проектировщика выбрать более высокие требования к теплоизоляции с целью удовлетворить требования по энергопотреблению.

Условия комфорта формируются температурной обстановкой в помещении: температурой внутреннего воздуха и температурой поверхностей всех ограждений помещения.

Основным показателем тепловой комфортности внутренней среды является средняя результирующая температура в помещении. Так, например, в российском стандарте оптимальная величина средней результирующей температуры для жилых помещений находится в интервале 19-20 °С (при минимально допустимом значении 17 °С).

За основу системного нормирования взят показатель удельных энергозатрат на отопление здания, для которого определяют теплозащитные свойства совокупности ограждающих конструкций или оболочки здания. В российских нормативах под удельным расходом тепловой энергии на отопление здания понимают количество теплоты за отопительный период, отнесенное к м2 общей отапливаемой площади здания и гра-дусосуткам, представляющим произведение разности температуры внутреннего воздуха и средней температуры наружного воздуха за отопительный период на его продолжительность. Таким образом, предложенный норматив лучше всего отражает действительное энергопотребление, потому что не зависит от климатических условий — то есть одно и то же здание, построенное в различных климатических регионах и с разным уровнем теплозащиты, имеет приблизительно одинаковое удельное энергопотребление.


Конструкции и материалы

Первое, с чего начинается каждый энергоэффективный дом - это предотвращение напрасного расхода энергии, сокращение ее потерь, то есть создание непрерывной теплозащитной оболочки, надежно защищающей дом от ухода тепла. Следующий шаг — применение технологий и оборудования с низким энергопотреблением и использование альтернативных источников энергии. Дом Natural Balance — новый проект энергоэффективного здания, который демонстрирует доступность энергосберегающих технологий (рис.3), их эффективность и окупаемость.

Рис. 3. Энергоэффективные технологии, использованные при строительстве дома Natural Balance

При реализации проекта компания ROCKWOOL выступила консультантом в области энергоэффективных технологий и поставщиком решений на основе каменной ваты для создания здания традиционного дизайна с низким энергопотреблением, комфортным микроклиматом.

Наружная облицовка стен осуществлена плитами Rockpanel, изготовлеными из волокон каменной ваты, спрессованных с небольшим количеством связующего. Плиты (табл.1) гидрофобизированы, имеют низкую массу, не изменяют размеры под действием влаги и температуры. Плиты могут быть изготовлены любой длины в следующих промежутках: 2500 - 3050 мм, 1700 - 2000 мм; ширина до 1250 мм. Rockpanel легко игибаются и моделируются. Rockpanel успешно прошли пожарные испытания по ГОСТ 31251-03. Плиты являются огнестойким материалом. Конструкция относится к классу К0 (непожароопасная).

Плиты Durable применяют на основной площади фасада и подшивке кровель; плиты Xtreme - когда требуется дополнительная прочность плит, обычно вблизи уровня земли (цоколь здания). Плиты покрываются слоем краски на водной основе. Плиты Rockpanel устойчивы к воздействию ультрафиолетовых лучей. Защитный слой Protect Plus дает плитам дополнительную устойчивость к воздействию ультрафиолета, а также погодных условий и граффити.

При проектировании и строительстве дома Natural Balance большое внимание уделялось качественному утеплению всех конструкций и минимизации «мостиков холода».

Фундамент.Полы 1-го этажа устроены по подготовленному грунту, утеплены плитами Флор Баттс (табл. 3) толщиной 150 мм с устройством армирующей стяжки. Сопротивление теплопередаче через основание 3,6 м-°С/Вт.

Рис. 4. Плиты Rockpanel. Монтаж и примыкание к кровле

Все наружные стены выполнены из газобетонных блоков толщиной 400 мм (рис. 4), утеплены снаружи плитами ВЕНТИ БАТТС Д толщиной 150 мм (табл. 4) с устройством навесного вентилируемого фасада. Сопротивление теплопередаче 5,2 м-°С/Вт.


Фасад дома - уникальный. Он облицован защитными декоративными панелями Rockpanel на основе каменной ваты (табл. 1). Из многообразия оттенков для фасада был выбран натуральный цвет каменной ваты, подчеркивающий экологичность дома.

Рис. 5. Строительство дома (несущий каркас)

Рис. 6. Схемы утепления фасадов (А), кровли (Б) и пола

Рис. 7. Установка теплоизоляционных плит: А - в конструкцию мансарды; Б - утепление перекрытия

Скатная крыша утеплена плитами ЛАЙТ БАТТС толщиной 250 мм (табл. 4), уложенными в два слоя перпендикулярно друг другу для ликвидации теплопроводных включений, которыми являются деревянные несущие элементы крыши. Сопротивление теплопередаче 6,1 м-°С/Вт.

Все изделия из каменной ваты РОКВУЛ гидрофобизированные и негорючие (НГ). Жесткие плиты ФЛОР БАТТС (табл. 3) предназначены для устройства акустических плавающих полов, а также для тепловой изоляции полов по грунту, перекрытий над холодными подвалами и подпольями. Плиты ФЛОР БАТТС обладают динамическими характеристиками, отвечающими требованиям по защите от шума.

Плиты ВЕНТИ БАТТС Д (табл. 4) имеют комбинированную структуру и состоят из жесткого верхнего (наружного) и более легкого нижнего (внутреннего) слоев. Благодаря этому плиты имеют меньшую плотность, удобны при монтаже и используются в качестве теплоизоляционного слоя в фасадных системах с вентилируемым воздушным зазором. Благодаря плотному верхнему слою, более 90 кг/м3, плита ВЕНТИ БАТТС Д может устанавливаться без дополнительной ветрозащитной пленки.

Плиты ЛАЙТ БАТТС (табл. 5) предназначены для применения в качестве ненагружаемого теплоизоляционного слоя в конструкциях легких покрытий, мансардных помещений, перегородок, междуэтажных перекрытий, стен малоэтажных строений, включая вертикальные и наклонные стены в мансардах. ЛАЙТ БАТТС с технологией Флекси плотно примыкает к конструкции без образования щелей. В помещении сохраняется комфортная температура и не образуются сквозняки. Звукопоглощающие плиты АКУСТИК БАТТС - разработаны специально для обеспечения необходимой звукоизоляции конструкций, где нет механической нагрузки на материал.


Инженерные решения

В доме установлены энергосберегающие окна. Пятикамерный профиль окна толщиной 76 мм имеет высокое сопротивление теплопередаче. Двойные стеклопакеты с заполнением инертным газом, внутреннее стекло с низкоэмиссионным покрытием также снижают теплообмен. Такое окно обеспечивает сопротивление теплопередаче R = 0,79 м.-°С/Вт. Дом расположен в Северном полушарии, поэтому значительная часть окон ориентирована на юг, что позволяет максимально использовать естественное освещение.

Рис.8 Устройство окон

Вход в дом сделан в виде тамбура, что обеспечивает минимизацию теплопотерь в моменты открывания дверей. Сами двери имеют повышенное сопротивление теплопередаче — пятикамерный оконный профиль, двухкамерный стеклопакет с заполнением инертным газом и низкоэмиссионным покрытием, нанесенным на внутреннюю поверхность.

Отопление и горячее водоснабжение дома Natural Balance обеспечивается геотермальным насосом. Принцип работы такого насоса аналогичен принципу работы обычного бытового холодильника. Жидкий теплоноситель под давлением поступает в испаритель, где за счет резкого уменьшения давления происходит испарение жидкости и превращение ее в пар. При этом теплоноситель резко остывает и забирает тепло из окружающей среды — земли. Затем компрессор засасывает из испарителя теплоноситель в виде пара, сжимает его (повышает давление), за счет чего температура теплоносителя повышается, и потом он выталкивается в конденсатор. В конденсаторе нагретый в результате сжатия теплоноситель остывает, отдавая тепло во внешнюю среду (нагревает воду для системы отопления), и конденсируется, то есть превращается в жидкость. Потом процесс повторяется вновь.

Рис.9 тепловой насос

На участке рядом с домом пробурено 10 скважин, каждая из которых глубиной 35 м.

На такой глубине температура грунта круглый год остается постоянной — около 15 °С. В эти скважины проложены грунтовые теплообменники — грунтовые зонды, которые отбирают тепло земли и передают его в контур отопления и приготовления горячей воды.

В доме нет традиционных радиаторов, отопление происходит за счет водяного теплого пола (низкотемпературная система отопления), который поддерживает комфортную, регулируемую температуру во всех помещениях.


Энергетическая эффективность

Энергопотребление дома Natural Balance составляет 37,3 кВт-ч на м2. в год, что на 78,5 % меньше нормативного. Дому можно присвоить класс энергетической эффективности «А» (очень высокий). Показатели энергоэффективности дома Natural Balance достигаются за счет снижения потребности в отоплении. Применение энергоэффективных технологий увеличило стоимость строительства на 22,2 %. Однако за счет экономии энергозатрат на отоплении и горячем водоснабжении годовая экономия составляет 22 125 руб. При этом предотвращение выбросов CO2 составляет 11,8 т/год.

Рис. 10. Схема отопления и горячего водоснабжения (ГВС)

Строительство домов Green Balance и Natural Balance подтвердило, что минимизация энергозатрат возможна, во-первых, за счет качественной теплоизоляции, применения и реализации грамотных конструкционных решений, и, во-вторых, за счет использования современных технологий остекления и инженерного обеспечения.

Теплоизоляция ROCKWOOL толщиной от 150 до 250 мм для стен, пола, крыши и оптимальные конструктивные решения стали ключевым элементом для достижения низкого энергопотребления. Благодаря этому в доме отпала необходимость в традиционной системе отопления. Обогрев и горячее водоснабжение здания обеспечиваются геотермальным насосом. В доме нет радиаторов, отопление происходит за счет водяного теплого пола (низкотемпературная система отопления). Дом Natural Balance подтверждает отсутствие преград для развития энергоэффективного строительства в России. Это осуществимо и экономически выгодно.


Центр проектирования ROCKWOOL

Центр проектирования компании ROCKWOOL создан в феврале 2012 года. Центр осуществляет расчеты и адаптацию проектов с точки зрения достижения оптимальных характеристик здания по огнезащитным характеристикам, теплозащите и акустическим показателям. По результатам расчетов заказчики получат рекомендации по тому, как сделать здания более энергоэффективными, безопасными и комфортными. Деятельность Центра позволит существенно сэкономить время проектировщикам, архитекторам, строителям, работающим с материалами ROCKWOOL. Для партнеров компании все возможности Центра предоставляются на бесплатной основе.

Основная задача Центра проектирования ROCKWOOL - способствовать росту энергоэффективности. Среди основных преимуществ Центра проектирования ROCKWOOL - обширный международный опыт компании, опыт реализованных российских проектов; наличие в Центре собственных инженеров-проектировщиков, опыт ведущих российских проектных институтов.

Компания ROCKWOOL придерживается комплексного подхода к проектированию зданий, уделяя внимание его итоговым характеристикам - безопасности, энергоэффективности, долговечности. С уверенностью можно сказать, что в России, в стране с суровым климатом, энергоэффективные технологии применимы и актуальны.

Дом Natural Balance приобрела семья, которая решила сменить свой обычный коттедж на зеленое здание, позволяющее экономить. Идея жить в доме, дружелюбном окружающей среде, при этом сберегая реальные денежные средства на его эксплуатацию, оказалась заманчивой и в то же время реальной.

Фото предоставлены компанией ROCKWOOL Russia Group