Повышение энергетической эффективности зданий в странах Прибалтики и Восточной Европы

Н. В. Шилкин, канд. техн. наук, доцент МАрХИ

Реконструкция панельного дома (Германия)

В странах Западной Европы многоэтажные дома составляют 15% жилищного фонда, а в Прибалтике, Восточной и Центральной Европы – больше трети [www.been-online.net]. Здесь доминируют возведенные по индустриальному способу крупнопанельные дома, для которых характерно низкое качество строительства, высокое потребление энергии, а также несвоевременное проведение текущего ремонта.

Для повышения тепловой эффективности жилых зданий, построенных до 1991 года, был реализован специальный проект, получивший название BEEN – Baltic Energy Efficiency Network for the Building Stock (Прибалтийская сеть энергосбережения в жилищном фонде). Проект BEEN начал свою работу 1 июля 2005 года и частично финансировался Европейским союзом в рамках программы Балтийского региона Interreg III B [www.bsrinterreg.net/rus/]. Проект BEEN имел целью разработку стратегий и инструментов, способствующих реализации энергетически эффективной санации (ЕЕС – под этим термином понимается проведение капитального ремонта с реализацией мероприятий, обеспечивающих повышение тепловой эффективности) в жилых зданиях панельной застройки в регионе Балтийского моря. С точки зрения содержания работ выделяются два вида санации:

• ремонт – работы по устранению строительных недостатков, возникших в результате износа и под влиянием метеорологических факторов, с целью восстановления первоначального состояния;
• модернизация (в том числе внедрение энергосберегающих мероприятий) – работы по улучшению характеристик зданий с целью адаптации этих зданий к современным условиям проживания, с ориентацией в основном на стандарты нового строительства.

География проекта BEEN охватывает страны Прибалтики: Эстонию, Латвию, Литву, а также Польшу и Германию.

В ходе реализации проекта BEEN был определен потенциал экономии энергии за счет внедрения энергосберегающих мероприятий в жилищном фонде панельной застройки.

Проведение комплексной санации подразумевает осуществление строительных работ в соответствии с современными техническими стандартами (например, если устанавливаются новые окна, то это должны быть окна с низким коэффициентом теплопередачи). Чтобы придать значение этому принципу, все страны ЕС призваны выработать национальные требования к проведению капитального ремонта (табл. 1).

С технической точки зрения панельные дома представляют собой здания, несущие конструкции которых состоят в основном из сборных бетонных панелей. Можно выделить следующие категории:

• многоэтажные жилые дома, возведенные в 1950–1990 годы методом серийной застройки государственными застройщиками или жилищными кооперативами;
• кирпичные и блочные дома того же периода;
• жилые дома, возведенные после 1991 года. Благодаря соответствию их более высоким нормативным требованиям они, как правило, не нуждаются в комплексной санации.

Обзор жилищного фонда панельной застройки в странах ЕС, участвующих в проекте BEEN, представлен в табл. 2.

Большое значение, которое придается санации панельных домов, обусловлено тем, что в странах ЕС из Центральной и Восточной Европы более половины населения проживает в панельных домах.

В анализируемых странах было спроектировано и построено много домов массовых серий. Согласно потребности в проведении энергосберегающей санации можно выделить три основных типа панельных домов (табл. 3).

Самым распространенным в указанных странах ЕС является 2 тип с системой центрального отопления. Панельные дома 3 типа не получили широкого распространения в странах Центральной и Восточной Европы (в отличие от Восточной Германии). Это имеет определенные преимущества при проведении санации:

• 1 и 2 типы панельных домов как правило обладают более высокой конструктивной прочностью. Утепление можно проводить без укрепления фасада;
• для 3 типа панельных домов характерны навесные фасадные трехслойные бетонные панели. Перед утеплением фасада таких домов необходимо перепроверить конструктивную прочность креплений фасадных элементов.

С другой стороны, внешние стены домов 3 типа со слоем утеплителя, который находится между панелями, обладают более высоким коэффициентом теплоизоляции (и более новые по году постройки), поэтому дополнительное утепление фасада таких домов не так важно с энергетической точки зрения.

При оценке эффективности энергосберегающих мероприятиях проекта BEEN вводится понятие «потребность в тепловой энергии» и «потребление тепловой энергии». Потребление тепловой энергии – это фактическое потребление тепловой энергии, зарегистрированное теплоснабжающей организацией, которое учитывается при расчете расходов жильцов на отопление. Потребность в тепловой энергии – это теоретическая величина, которая рассчитывается стандартизированным методом и обеспечивает объективное сравнение энергетических характеристик зданий.

Коэффициент теплопередачи U, Вт/(м•°K), – энергетический показатель элементов здания. Он показывает, сколько тепловой энергии в ваттах проходит через 1 м² площади строительного элемента здания (при разности наружной и внутренней температур, равной 1 °C или 1 °K).

Чем ниже коэффициент теплопередачи, тем меньше потери тепловой энергии. Таким образом, решающим для экономии энергии является ответ на вопрос: как за счет проведения соответствующих мероприятий можно понизить коэфициент теплопередачи?

В табл. 5 показаны строительные элементы здания, определяющие основные трансмиссионные теплопотери, а также необходимые энергосберегающие мероприятия и коэффициенты теплопередачи, характерные для обычного панельного дома 2 типа до и после санации.

Таблица 5 (подробнее) Потребность в тепловой энергии до и после санации

Анализ таблицы позволяет определить основные недостатки панельных домов с точки зрения теплопотерь и параметры возможных улучшений:

• основные потери тепловой энергии происходят через наружные стены и окна. Несмотря на то, что площадь окон в панельных домах значительно меньше, чем площадь наружных стен (на 25–30%), потери тепла через окна и стены практически одинаковые. Это объясняется тем, что для окон характерны не только трансмиссионные теплопотери, которые характеризуются коэффициентом теплопередачи, как для окон, так и для стен, но и потери тепла, возникающие при проветривании помещения, а также из-за неплотных оконных швов;
• преимуществом новых герметичных окон является то, что они не только обладают более низким коэффициентом теплопередачи (стекол и рам), но и полностью устраняют теплопотери через неплотные швы. Однако остается потребность в тепловой энергии для подогрева свежего воздуха, необходимого для обеспечения качества микроклимата (порядка 20 м³ воздуха на человека в час), что составляет в совокупном потреблении тепловой энергии приблизительно 20 кВт·ч на 1 м² общей площади квартиры в год;
• для стен можно достичь значительно более низкого коэффициента теплопередачи, чем для окон. Поэтому особенно важно при замене окон использовать изолирующее теплозащитное остекление с коэффициентом теплопередачи 1,1–1,3 Вт/(м•°K). Если устанавливаются окна с простым изолирующим остеклением (без внутреннего слоя и без специального заполнителя) коэффициент теплопередачи составляет 2,80 Вт/(м•°K), что нецелесообразно, т.к. окна с теплозащитным остеклением можно приобрести в странах ЕС практически по такой же цене.

Как следует из табл. 5, трансмиссионные теплопотери могут быть сокращены на 60–70%. Однако на практике обычно достигается экономия порядка 45–55%. Во-первых, это объясняется тем, что до санации дома отапливались в недостаточной степени и после санации комфортность полноценного отопления уменьшает потенциально достижимую экономию.

Во-вторых, теоретически рассчитанная экономия сокращается за счет обусловленных конструкциями трудно избегаемых на практике «мостиков холода». «Мостики холода» в основном встречаются в следующих местах:

• в районе лоджий и балконов, где практически невозможно обеспечить сплошное утепление;
• в районе цоколя и верхнего перекрытия;
• в районе оконных откосов и подоконников.

Табл. 6 показывает сокращение затрат на отопление в денежном выражении, возникающее после реализации соответствующих энергосберегающих мероприятий в панельных домах 1 и 2 типов.

Обычно в панельных домах 1 и 2 типа при реализации всех мероприятий достигается экономия денежных затрат на отопление в размере от 45 до 55%. Большей экономии можно достичь в том случае, если дом до санации зимой перетапливался. Кроме того, более высокая экономия предполагает, что «мостики холода» будут устранены.

Важным является вопрос, можно ли достичь значительной экономии при модернизации только лишь котельной либо узла ввода тепловой энергии при централизованном теплоснабжении? В некоторых случаях это возможно. Учитываются следующие обстоятельства:

• если с модернизацией связано улучшение теплоизоляции оборудования и теплопроводов в подвале, это мероприятие позволит сэкономить тепловую энергию за счет снижения теплопотерь;
• снижение теплопотребления будет достигнуто в случае внедрения средств автоматизации, а также балансировки стояков, что способствует более равномерному распределению тепла по квартирам и устранению перетопов;
• если модернизация котельной приведет к тому, что ранее холодные квартиры теперь получат достаточное количество тепла, потребление тепловой энергии даже увеличится.

Похожая ситуация и с термостатами на отопительных приборах. Если будут установлены только термостаты, то это приведет к экономии энергии там, где до этого помещения избыточно отапливались (имели место перетопы), и термостатические вентили будут использоваться для регулирования комнатной температуры.

Таким образом, самого большого эффекта можно достичь при реализации всего комплекса энергосберегающих мероприятий. Если проводится лишь часть мероприятий, необходимо их точно обосновать, чтобы не было неприятных неожиданностей (например, образования плесени после замены окон).

В связи с проблемой изменения климата и подписанием международных соглашений о сокращении выбросов в атмосферу большое внимание уделяется вопросу сокращения выбросов углекислого газа за счет проведения санации зданий. Так, в Германии доля выбросов СО₂ в результате отопление квартир составляет 17–18% [www.been-online.net]. В Восточной Германии благодаря практически завершенной энергосберегающей санации панельных домов был сделан значительный вклад в достижение этих целей.

Величина возможного сокращения выбросов СО₂ после проведения энергосберегающей санации зависит от вида производства тепла и используемых энергоносителей. Табл. 7 показывает, сколько килограммов выбросов СО₂ возникает в результате выработки 1 кВт•ч тепловой энергии (конечная энергия).

После проведения энергосберегающих мероприятий выбросы СО₂ в расчете на одну квартиру площадью 54 м² в панельном доме 2 типа сокращаются на 1 т в год (табл. 8).

Таким образом, реализация проекта BEEN позволила сделать следующие выводы.

1. Отопление жилых домов потребляет большое количество энергии и является причиной высоких выбросов СО₂, возникающих в процессе сгорания при производстве тепловой энергии. Для отопления одной средней квартиры в несанированном панельном доме требуется 1–1,5 т жидкого топлива в год (что эквивалентно 1000–1500 м³ природного газа) в зависимости от коэффициента полезного действия производства и распределения тепловой энергии.

2. Потребление тепловой энергии панельных домов можно сократить примерно в два раза за счет достаточно простых и малозатратных мероприятий (до 70–80 кВт•ч/м² жилой площади в год), что приведет к сокращению выбросов СО₂ в среднем на 1–1,4 т на квартиру в год.

3. С позиции энергоресурсов и изменения климата энергосберегающие мероприятия способствуют не только сокращению энергопотребления и выбросов СО₂: утепление фасада сохраняет панельные дома и повышает качество проживания:

• энергосбережение не ограничивает комфорт, а наоборот, позволяет улучшить условия проживания;
• теплоизоляция, как ключевое мероприятие в энергосбережении, защищает бетонные фасады от климатических воздействий, устраняет опасность образования плесени и придает невзрачным бетонным фасадам новый облик.

¹ До 1991 года республики Прибалтики входили в состав СССР, а страны Центральной и Восточной Европы – Польская Народная Республика (ПНР), Чехословацкая Социалистическая Республика (ЧССР), Венгерская Народная Республика (ВНР), Социалистическая Республика Румыния (СРР), На­родная Республика Болгария (НРБ), Германская Демократическая Республика (ГДР) – являлись членами Совета экономической взаимопомощи (СЭВ).