Строим тёплое жильё

Что представляет собой тёплый дом? Ответ на этот вопрос можно найти в СНиП 23-03-2003 “Тепловая защита зданий”, согласно которому такое здание характеризуется эффективной тепловой защитой – “теплозащитными свойствами совокупности наружных и внутренних ограждающих конструкций здания, обеспечивающих заданный уровень расхода тепловой энергии … при оптимальных параметрах микроклимата его помещений”.

Эффективная тепловая защита зданий неразрывно связана с их энергоэффективностью – значением удельного расхода тепловой энергии на отопление дома за отопительный период. Связь предусматривает пункт 4.1 СНиПа 23-03-2003, в котором указано, что “строительство зданий должно осуществляться в соответствии с требованиями к тепловой защите ... при минимальном расходе тепловой энергии на отопление”. При этом чем меньше значение удельного расхода тепловой энергии, тем более благополучным с точки зрения энергетической эффективности является здание.

Таким образом, современный тёплый дом должен обеспечивать комфортный микроклимат для проживания людей и, вместе с тем, минимальное потребление энергоресурсов на нужды отопления. Реализовать концепцию тёплого дома на практике позволяет использование совокупности объёмно-планировочных решений, строительных материалов и технологий. О решениях, которые способствуют повышению тепловой и энергетической эффективности зданий, и пойдёт речь далее.

Объёмно-планировочные решения

Теплоэффективность жилых зданий во многом зависит от применяемых объёмно-планировочных решений. Особую роль играет такой показатель, как отношение площади ограждающих конструкций к отапливаемому объёму здания, который получил название “коэффициент компактности”. Через поверхность ограждающих конструкций происходит до 60% совокупных теплопотерь, соответственно, чем меньше их площадь, тем больше тепла сохраняется внутри здания.

Одним из способов решения проблемы является проектирование так называемых “ширококорпусных” домов с улучшенным на 15-25% коэффициентом компактности. Помимо снижения теплопотерь, данный подход обеспечивает сохранение устойчивого микроклимата внутри здания. Дополнительные теплопотери могут быть связаны со сложной геометрией фасадов здания: наличие выступов, ризалитов и других архитектурных элементов увеличивает площадь ограждающих конструкций и тем самым приводит к снижению тепловой эффективности вплоть до 15% по сравнению со зданием с ровным фасадом.

Не менее важной с точки зрения теплоэффективности является высота здания. По расчетам специалистов, высотные жилые дома (17-25 этажей) подвергаются значительным ветровым нагрузкам, которые служат причиной повышенных теплопотерь в помещениях, расположенных с наветренной стороны. Согласно расчётам, оптимальной с точки зрения теплоэффективности является высота до 16 этажей.

Говоря об объёмно-планировочных решениях, способствующих снижению теплопотерь, нельзя не упомянуть о соотношении длины и ширины помещений. Доказано, что комнаты квадратной формы значительно хуже противостоят внешним тепловым воздействиям по сравнению с вытянутыми помещениями. Однако последние часто страдают от недостатка дневного света. В связи с этим оптимальное соотношение длины и ширины комнаты - 3/2. В помещениях, при проектировании которых соблюдается эта пропорция, сохраняется более стабильный температурный режим.

Повышению тепловой защиты способствует также остекление лоджий и балконов. Недостатком такого решения является снижение на 30% освещённости комнат дневным светом, а также значительное ухудшение условий проветривания. Теплоэффективность дома во многом зависит от площади остекления. Согласно СНиП 23-03-2003 она не должна превышать 18% от площади ограждающих конструкций. В ином случае теплопотери могут увеличиться в несколько раз.

Повышению тепловой эффективности способствует ориентация фасадов здания по сторонам света в соответствии с существующей в данной местности розой ветров. Например, для снижения теплопотерь в зданиях Московского региона желательно сократить до минимума площадь остекления северного фасада здания, а с южной стороны, наоборот, увеличить ее максимально для использования солнечной энергии.

Ограждающие конструкции

По мнению специалистов в области строительной теплофизики, входящих в некоммерческое партнёрство “АВОК”, наружные стены однородной конструкции не соответствуют современным стандартам тепловой защиты зданий. Альтернативой является многослойная конструкция стен с использованием эффективного теплоизоляционного материала, теплопроводность которого не должна превышать 0,06 Вт/м К.

Для повышения теплотехнических характеристик ограждающих конструкций строящихся зданий большую популярность завоевали фасадные системы с наружным штукатурным слоем. В системах данного типа жёсткие требования предъявляются к теплоизоляционному материалу. Помимо низкой теплопроводности, о которой уже было сказано выше, утеплитель должен соответствовать требованиям пожарной безопасности, установленным СНиП 21-01-97 “Пожарная безопасность зданий и сооружений”.

Следующее требование - прочность на отрыв слоёв не менее 15 кПа - связано с необходимостью выдерживать вес штукатурного слоя в сложных температурно-влажностных условиях. Кроме того, теплоизоляция в конструкции штукатурной фасадной системы должна обладать высокой влагостойкостью, поскольку влага, проникая в толщу теплоизоляционного материала, снижает его теплотехнические характеристики.

В качестве примера материала, соответствующего этим требованиям, можно привести гидрофобизированные плиты из каменной ваты ROCKWOOL ФАСАД БАТТС Д с коэффициентом теплопроводности 0,038 Вт/м К (применяемые в составе системы ROCKWOOL ROCKFACADE). В соответствии с ГОСТ 30244-94, данные плиты относятся к группе негорючих материалов, прочность на отрыв слоёв соответствует указанному выше показателю, а высокая паропроницаемость позволяет избежать конденсации влаги в толще утеплителя и на внешней поверхности стены, обеспечивая здоровый микроклимат внутри здания.

Важную роль в тепловой защите играет также эффективность оконных систем, которая зависит от двух факторов. Один из них – это герметичность окна в закрытом положении. Значительные теплопотери в уже существующих зданиях, построенных в прошлом веке, связаны с инфильтрацией нагретого воздуха из помещений через щели, возникающие по причине неплотного прилегания створки окна к раме. Конструкции современных оконных систем исключают возможность возникновения щелей, имея двойной непрерывный контур уплотнения, плотно прилегающий к раме, препятствуя продуванию.

Другой фактор, влияющий на теплоэффективность светопрозрачных конструкций, - это теплопроводность стеклопакета. Обычное стекло имеет высокий коэффициент теплопередачи (5,8 Вт/м К), способствующий быстрому охлаждению воздуха в помещении в холодное время года. Одним из путей решения проблемы является использование стеклопакетов с низкоэмиссионным стеклом, обладающим теплоотражающими свойствами. В качестве примера можно привести стеклопакет Glasbel Thermobel с низкоэмиссионным стеклом Low-E и аргоновым заполнением внутренней камеры, коэффициент теплопередачи которого составляет всего лишь 1,3 Вт/м К.

Дополнительное повышение тепловой защиты может быть связано с применением профильных систем с увеличенной до 70 мм шириной профиля. Так, профильная система KBE Эксперт с пятью внутренними воздушными камерами обладает коэффициентом сопротивления теплопередаче 0,81 м2 °С/Вт, что на 15% выше среднего показателя стандартных профильных систем шириной 58-60 мм.

Инженерное оборудование

На теплоэффективность вновь строящихся зданий во многом влияет конструкция систем вентиляции, на которые в среднем приходится 15% совокупных теплопотерь за счёт инфильтрации нагретого воздуха в холодное время года.

Одним из наиболее лёгких решений проблемы является установка вентиляционных решёток с изменяемым сечением, позволяющих регулировать режим воздухообмена в зависимости от текущих потребностей. С их помощью можно значительно сократить объёмы теплопотерь в холодное время года. Для эффективного регулирования воздухообмена диапазон изменения сквозного сечения решётки должен составлять от 10 до 100%.

Ещё более действенным решением является утилизация тепла, эвакуируемого через систему вентиляции воздуха. Это возможно в системах механической приточной вентиляции, где воздух принудительно забирается из помещений с высоким содержанием влаги и загрязнений посредством вытяжных клапанов. В дальнейшем через систему вентканалов эвакуируемый воздух поступает в теплообменник, где без непосредственного контакта отдаёт часть тепла аналогичному количеству наружного приточного воздуха, который затем подаётся в жилые помещения дома или квартиры.

Эффективность теплообменников определяется их конструкцией и может варьироваться от 45 до 90%. Наибольшее распространение получили пластинчатые теплообменники (рекуператоры) с эффективностью теплопередачи в 70%. Помимо повышения теплоэффективности, система механической приточной вентиляции с теплообменником обеспечивает существенный рост энергоэффективности здания.

Однако, несмотря на преимущества данного решения, существует ряд ограничений по его применению. В их число входит необходимость разработки объёмно-планировочных решений для размещения теплообменников, дополнительных воздуховодов и создания защиты рекуператоров от замораживания при температурах ниже -10°С. Наиболее существенным затруднением являются затраты на приобретение и монтаж оборудования.

Помимо этого, проектирование систем приточной вентиляции для высотных зданий - достаточно сложный и трудоёмкий процесс. По этим причинам специалисты рекомендуют использование данного решения при строительстве одноквартирных и малоэтажных жилых домов (до 7 этажей), где оно может быть реализовано в более простом конструктивном исполнении.

Что касается жилых зданий средней и повышенной этажности, наиболее целесообразным решением является обустройство тёплых чердаков. При этом устья вентиляционных каналов выводятся под крышу, а воздух из квартир прогревает чердачное помещение до 14-16 °С. Отсюда эвакуируемый воздух удаляется через одну вытяжную шахту. Тёплый чердак менее эффективен в сравнении с теплообменниками, но позволяет сохранить часть тепла эвакуируемого воздуха при небольшом увеличении капитальных затрат на строительство.

Чтобы построить действительно тёплый дом, необходимо учитывать множество нюансов, связанных с объёмно-планировочными решениями, проектированием тепловой защиты здания и эффективностью инженерных систем. При этом повышение тепловой эффективности в первую очередь зависит от использования технологий и материалов, способствующих сокращению совокупных теплопотерь, в том числе - качественной теплоизоляции ограждающих конструкций здания, теплоэффективных оконных систем и систем вентиляции. Комплексное применение описанных выше решений позволяет построить дом со стабильным температурным и влажностным режимом и здоровым микроклиматом.