жк днепропетровская 37 квартиры

Актуальное

Теплозащита и оптимальные конструкции стен

Материалы для создания эффективных ограждающих конструкций

Оптимальными материалами для создания эффективных и долговечных ограждающих конструкций в условиях сурового российского климата долгое время считались легкие и ячеистые бетоны. Сегодня к ним добавилась поризованная керамика. Специалисты убеждены: однослойные конструкции из каменных материалов весьма перспективны.

Энергоэффективность, по мнению специалистов, комплексное понятие, которое не сводится к одному лишь тактическому снижению расхода энергии на компенсацию теплопотери. Теплозащитная оболочка здания характеризуется не только результирующим коэффициентом теплопередачи. Большое значение для потребителя имеет также надежность принятых проектных решений, от которых зависит вероятность возникновения случайного брака или скрытых дефектов.

Важен ожидаемый срок безремонтной эксплуатации – стоимость периодических ремонтов и вложений в теплозащитные мероприятия. Во всяком случае, она не должна превышать ожидаемой экономии от временного снижения теплопотери. Поэтому оптимальными материалами для строительства в российских условиях долгое время считались легкие и ячеистые бетоны. Сегодня к ним добавилась поризованная керамика. Кроме этого, весьма перспективными являются однослойные конструкции из каменных материалов.

Развитие задач тепловой защиты

Строительная теплофизика стала наукой сравнительно недавно – в 20-х годах прошлого столетия. Тогда требования к ограждающим конструкциям были впервые формализованы с точки зрения их теплозащитных свойств. Требования к стенам были основаны на измерении характеристик кладки толщиной в 2,5 полнотелого кирпича. Оформлены требования были в два пункта.

• Температурный перепад между внутренней поверхностью стены и температурой воздуха в помещении при расчетных морозах должен быть не больше 6 °С.

• В углах и в зонах теплопроводных включений не должен выпадать конденсат.

Единственной задачей нормирования было обеспечение комфортности проживания. До середины 1980-х годов эти требования не менялись, однако на протяжении всего ХХ века шла активная исследовательская работа по обоснованию экономической целесообразности повышения требований к наружным ограждениям. Главной целью была последующая экономия на отоплении.

Первым был труд талантливого военного инженера профессора В. А. Сокольского «Принципы экономичности в постройках», изданный в 1910 году. В нем автор обосновал оптимальную толщину стены в 2,5 полнотелых кирпича, подтвердив тем самым рациональность существующей практики.

Затем были другие работы, и, наконец, в 1972 году в СНиП II-А.4–72 «Строительная теплотехника» появилось понятие «экономически целесообразного сопротивления теплопередаче». Еще через семь лет в СНиП II-3–79 «Строительная теплотехника» нормируемым параметром стало не сопротивление теплопередаче по глади стены, а приведенное сопротивление теп­лопередаче. Этот параметр характеризует уже не столько уровень комфорта в помещении, сколько уровень теплопотери.

Таким образом, к 1979 году целью теплотехнического проектирования стала минимизация затрат на возведение и эксплуатацию зданий при обеспечении комфортности пребывания в них. Минимизация суммарных затрат достигалась через нормирование капитальности (долговечности) и окупаемости.

– Современное нормативное обеспечение строительства развивается в русле третьей по счету парадигмы, – говорит директор Национальной ассоциации автоклавного газобетона Глеб Гринфельд. – Целью теплозащиты объявляется не повышение экономичности зданий, а снижение расхода энергии на поддержание мик­роклимата как самоцель. Эволюция подхода сведена в таблицу (табл. 1).

При этом основной нормируемой характеристикой здания становится не приведенное сопротивление теплопередаче отдельных элементов ограждающей оболочки, а удельная теплозащитная характеристика здания, определяемая через коэффициент теплопередачи оболочки, отнесенный к отапливаемому объему. Требования к отдельным элементам ограждающей оболочки становятся вторичными, подчиненными общей задаче – обеспечить удельный расход энергии не больше нормируемого.

Тенденции энергосбережения в мире

Спор между энергоэффективностью и энергосбережением хорошо виден на примере проблем индустриальных стран Европейского союза. Для ЕС доля внешних источников энергии в структуре энергопотоков высока и составляет более 30%.

Соединенные Штаты вместе с Канадой и странами Карибского бассейна энергодостаточны. А Китай, Япония и Европейский союз зависят от энергоресурсов стран Персидского залива и России. Поэтому мировые тенденции энергосбережения ярче всего проявляются в испуганной Европе. Важным полемическим аргументом при этом выступают соображения об эмиссии СО2, составляющей не более 15% от общего антропогенного вклада в предполагаемое потепление.

С целью снижения зависимости от внешних поставок энергии Евросоюз принял документ, известный как «Климатический пакет 20-20-20», в котором определены следующие цели до 2020 года:

• сокращение выбросов СО2 на 20% (от уровня 1990 года);

• сокращение потребления первичной энергии на 20% (от уровня 1990 года);

• увеличение доли возобновляемых источников до 20%.

Выполнение требований ведет к внедрению энергосберегающих мероприятий внерыночными методами, увеличивающими нагрузку на бюджет и снижающими конкурентоспособность экономики. Поэтому экспорт энергосберегающей идеологии очень важен для сохранения конкурентоспособности энергодефицитных стран.

По данным EURIMA (Европейской ассоциации производителей минеральной ваты), основанным на исследованиях, проведенных еще в 1990 году, структура потребления энергии в Европе такова, что 40% расходуется в зданиях (сюда включены отопление, кондиционирование, холодное и горячее водоснабжение, непромышленное потребление электроэнергии).

– Эти данные уже не вполне актуальны для Европы, тем более не верны они для России, – считает Глеб Гринфельд. – Значение 40% получено для постиндустриальной Европы, вынесшей энергоемкие производства в Азию. Обеспеченность жильем и суммарное количество общественных зданий в Европе также значительно превышают аналогичные значения для России. Несмотря на более холодный климат, доля энергии, идущей на нужды ЖКХ, в России сравнительно невелика. У нас хорошо развита энергоемкая промышленность первых переделов, у нас сравнительно высоки транспортные издержки.

Директива энергетических показателей в строительстве (Energy Performance of Buildings Directive), принятая странами Евросоюза в декабре 2009 года, требует, чтобы к 2020 году все новые здания были близки к нулевому энергопотреблению. Требования к ограждающим конструкциям ежегодно ужесточаются.

При этом, несмотря на все усилия и дотации, в 1990-е годы в Германии энергопотребление в жилищно-коммунальной сфере снизилось лишь на 3% (с учетом миллиардов марок, потраченных на утепление панельного жилья восточных земель – бывшей ГДР).

Рост требований к ограждающим конструкциям в Европе обусловлен не столько даже ожидаемым реальным эффектом для экономики Евросоюза, сколько вторичным интересом к развившимся отраслям, финансируемым из бюджета. Производители теплоизоляционных материалов и уст­ройств «зеленой энергетики» также рентабельны благодаря дотациям и жестким директивным требованиям. Мероприятия по дополнительному утеплению свыше существующего уровня нерентабельны даже при европейских розничных ценах на энергию, содержащих значительную долю акциза. Электроэнергия, выработанная ветряными и солнечными станциями, закупается у производителей по большей цене, чем продается потребителям.

Сами по себе требования к ограждающим конструкциям в большинстве стран Евросоюза до последнего времени были сравнительно невысоки. Декларируемое требуемое сопротивление теплопередаче в пределах 4 кв. м×°С/Вт, что эквивалентно принятому в России приведенному сопротивлению теплопередаче на уровне 2,5–3 кв. м×°С/Вт.

Ожидаемый в ближайшие годы рост декларативных требований не имеет четких технологических предпосылок и для большинства типов конструкций может быть обеспечен в основном на бумаге.

Наиболее рациональный способ оптимизировать расходование энергии – квоты на энергоносители для домохозяйств и коммерческих потребителей с повышением тарифов за перебор – в странах Евросоюза применяется пока мало.

Рынок стеновых материалов в странах Евросоюза

Изменения в законодательстве привели к изменению применяемых типов ограждающих конструкций и изменили структуру потребления стеновых материалов. На первое место вышли высокопустотные керамические изделия и автоклавный ячеистый бетон низких плотностей. Основой для многослойных конструкций стали также пустотные камни из различных бетонов.

Газобетон считается одним из наименее энергозатратных материалов в расчете на весь жизненный цикл продукции. Энергоемкость его производства примерно в 6 раз меньше, чем энергоемкость пустотных камней из тяжелого бетона, в 3 раза меньше, чем энергоемкость силикатного кирпича (в расчете на кубометр).

Сегодня в странах ЕС производится 16 млн куб. м газобетона в год – это самый большой сегмент европейского рынка стеновых материалов. В зависимости от традиций той или иной страны, автоклавный газобетон занимает до 60% всего рынка стеновых материалов.

При этом до половины этого объема по-прежнему используется в однослойных стенах без дополнительных изоляционных слоев. Основные используемые при этом плотности – от 300 до 400 кг/куб. м. Единственным российским заводом, полностью освоившим низкие плотности и имеющим опыт их внедрения на стройках, является петербургский завод AEROC.

Наши приоритеты

– Большое место в малоэтажном строительстве большинства европейских стран занимают керамические изделия, – пояс­няет Владислав Геращенко, исполнительный директор Ассоциации производителей керамических стеновых материалов. – Крупноформатные блоки остаются востребованными для устройства однослойных ограждающих конструкций.

Объем их производства составляет несколько миллионов кубических метров в год. Теплопроводность некоторых типов кладок доведена до рекордных для каменных стен 0,07 Вт/м×°С.

Технические возможности современной керамической промышленности позволяют говорить о глиняном кирпиче как о материале, успешно проходящем через игольное ушко энергосбережения.

– Считаю, что легкие бетоны – лучшие из материалов, способных обеспечить нормативную энергоэффективность зданий, – выражает свою точку зрения д.т.н., проф. НИИСФ РААСН Владимир Гагарин. – Они приемлемы для всех регионов России. К сожалению, производства по выпуску легких бетонов практически разорены. И в ближайшее время будут использоваться в ограждающих конструкциях те материалы, что производятся сегодня. Например, поризованная керамика. Перспективны в этом направлении и ячеистые бетоны, но я бы рекомендовал их использовать в широтах с мягким климатом.

Современные керамические материалы вполне соответствуют нормативным требованиям. Это связано с тем, что у них большая теплотехническая однородность, то есть коэффициент теплотехнической однородности большой, влияние теплопроводных включений меньше, чем в других конструкциях, то есть фасады, например, из поризованной керамики практически однослойны. И в то же время они позволяют достичь нормированных величин, которые регламентирует как старый, так и актуализированный СНиП «Теплозащита зданий»…

Виктор Малков

Другие материалы по теме

X