Некоммерческое
партнерство
инженеров
Инженеры по отоплению, вентиляции, кондиционированию воздуха, теплоснабжению и строительной теплофизике
(495) 984-99-72 НП "АВОК"

(495) 621-80-48 Секретарь (тел./факс) ООО ИИП "АВОК-ПРЕСС"
(495) 107-91-50

АВОК ассоциированный
член
Summary:

Повышение уровня теплоизоляции наружных стен малоэтажного дома

Improvement of Thermal Insulation Level of Outside Walls of a Low-Story House

A.S. Gorshkov, Candidate of Engineering, Director of Educational and Scientific Center "Monitoring and Rehabilitation of Natural Systems" FGAOU VO "Saint Petersburg Polytechnic University of Peter the Great"
P. A. Muravyev, Coordinator of PROON-GEF Project "Energy Efficiency of Buildings in the North-west of Russia" in the Pskov region
A.V. Tarakin, leading Expert of the Technical Department of LLC "AF Consult"

Keywords: thermal protection, heat transfer resistance, heat losses during transmission, additional thermal insulation, energy conservation, energy efficiency, payback of investments

An apartment house is being built in the town of Porhov in the Pskov region with additional insulation of outside walls. Decision on enhancement of energy efficiency of this building was made on the basis of calculation of heat losses through outside walls. Based on the heating season parameters, capital costs of additional thermal insulation of facades and calculated values of operating costs of heating system before and after insulation of facades, the designers have determined the optimal thickness of the additional insulation level, where the discounted payback period calculated with consideration of increase in the tariffs for thermal energy and discounting of future cash flows has the biggest value.

Описание:

А. С. Горшков

В Псковской области, в городе Порхов ведется строительство жилого многоквартирного дома с дополнительным утеплением наружных стен. Решение о повышении энергоэффективности данного дома было принято на основании расчета потерь тепловой энергии через наружные стены. На основании параметров отопительного периода, капитальных затрат на дополнительное утепление фасадов и расчетных значений эксплуатационных затрат на отопление до и после утепления фасадов определена оптимальная толщина дополнительного слоя теплоизоляции, при которой дисконтированный срок окупаемости, рассчитанный с учетом роста тарифов на тепловую энергию и дисконтирования будущих денежных потоков, принимает минимальное значение.

Повышение уровня теплоизоляции наружных стен малоэтажного дома

В Псковской области, в городе Порхове ведется строительство жилого многоквартирного дома с дополнительным утеплением наружных стен (см. справку). Решение о повышении энергоэффективности данного дома было принято на основании расчета потерь тепловой энергии через наружные стены. Учитывались параметры отопительного периода, капитальные затраты на дополнительное утепление фасадов и расчетные значения эксплуатационных затрат на отопление до и после утепления. Была определена оптимальная толщина дополнительного слоя теплоизоляции, при которой дисконтированный срок окупаемости, рассчитанный с учетом роста тарифов на тепловую энергию и дисконтирования будущих денежных потоков, принимает минимальное значение.

Повышение уровня теплоизоляции наружных стен малоэтажного дома

Описание объекта

Исследуемое строение представляет собой 3-этажный многоквартирный жилой дом общей площадью 2 083 м2. В доме 42 квартиры общей жилой площадью 1 647 м2. Площадь фасадов здания составляет 1 163 м2. Дом расположен в районе, где средняя температура наружного воздуха за отопительный период составляет –1,3 °C, продолжительность отопительного периода 208 сут., градусо-сутки отопительного периода (ГСОП) равны 4 430 °C•сут.

Согласно исходному проекту наружные стены здания должны быть выполнены из газобетонных блоков марки по плотности D500 толщиной 375 мм с последующим их оштукатуриванием без дополнительного утепления. Диски плит перекрытий закрыты.

В результате проведения работ по термографированию фасадов снаружи и внутри здания выявлены многочисленные теплопроводные включения (рис. 1). Температура на внутренней поверхности светопрозрачной части стеклопакета оказалась близкой к температуре на внутренней поверхности наружной стены. Как уже было показано [4–6], стены, выполненные кладкой из газобетонных блоков, без дополнительного утепления не могут обеспечить требуемый уровень тепловой защиты для населенных пунктов с ГСОП ≤ 4 200 °C•сут.

Теплопроводные включения в уровне межэтажных перекрытий

Рисунок 1.

Теплопроводные включения в уровне межэтажных перекрытий

Проектное значение сопротивления теплопередаче наружных стен R0пр здания составляет 1,62 м2•K/Вт, что меньше как базового требуемого значения R0тр – 2,95 м2•K/Вт, так и нормируемого (минимально допустимого) значения R0норм (с учетом понижающего коэффициента 0,63) – 1,86 м2•K/Вт.

СПРАВКА

С 2007 года на территории Российской Федерации реализуется государственная программа переселения граждан из ветхого и аварийного жилья.

В рамках данной программы в г. Порхове Псковской области ведется строительство жилого многоквартирного дома общей площадью 2 083 м2.

В пределах выделенного финансирования проектной документацией предусмотрена реализация только тех энергосберегающих мероприятий, которые содержатся в действующем законодательстве.

В настоящее время набор обязательных энергосберегающих мероприятий ограничен минимальными требованиями по тепловой защите согласно СП 50.13330.2012, которые часто не могут обеспечить достижение нормированного уровня энергопотребления и, как следствие, заявленного класса энергоэффективности [1–3].

С целью повышения энергетической эффективности строящегося в г. Порхове объекта жилищного строительства в рамках реализации проекта ПРООН-ГЭФ 00074315 «Энергоэффективность зданий на Северо-Западе России» (далее – Проект ПРООН-ГЭФ) была выделена техническая помощь в виде денежных средств.

В связи с выявленным несоответствием решили дополнительно утеплить наружные стены рассматриваемого объекта жилищного строительства. На основании технико-экономического сравнения наиболее распространенных и доступных для выбранного района строительства вариантов фасадных решений для данного объекта приняли систему штукатурного фасада Weber.therm comfort (рис. 2) с использованием теплоизоляционных изделий из минеральной (стеклянной) ваты на синтетическом связующем.

Схематичное изображение фасадной системы Weber.therm comfort

Рисунок 2.

Схематичное изображение фасадной системы Weber.therm comfort

Цели и методика исследования

Исследование строящегося многоквартирного жилого дома в г. Порхове (далее – Дом) включало следующие этапы:

  • расчет потерь тепловой энергии через наружные стены Дома до и после утепления фасадов;
  • оценку прогнозируемых сроков окупаемости энергосберегающих мероприятий, направленных на утепление наружных стен Дома, при различной толщине слоя теплоизоляции (от 50 до 350 мм).

Методика и пример расчета потерь тепловой энергии через наружные стены до и после утепления, а также прогнозируемого срока окупаемости энергосберегающих мероприятий по утеплению фасадов существующих зданий представлены в [7]. Для расчета прогнозируемого дисконтированного срока окупаемости инвестиций, направленных на дополнительное утепление фасадов, было получено выражение (1) (см. Формулы).

Схематичное изображение фасадной системы Weber.therm comfort

Оптимальным вариантом дополнительного утепления фасадов будет считаться тот, для которого время окупаемости дополнительных инвестиций будет минимальным, т. е. выполняется основное условие (2) (см. Формулы).

Приведенное сопротивление теплопередаче наружных стен с учетом дополнительного слоя теплоизоляции R0ут рассчитаем по формуле (3). Толщина дополнительного слоя теплоизоляции δут для принятого конструктивного решения по утеплению фасадов может составлять от 50 до 350 мм (имеет 19 вариантов дополнительного утепления, см. табл.). Теплопроводность теплоизоляционных изделий из минеральной (стеклянной) ваты, согласно представленным производителем протоколам испытаний, принята равной 0,043 Вт/(м•0C).

Результаты исследования и выводы

Комплексные технико-экономические показатели рассматриваемого энергосберегающего мероприятия представлены в таблице. Капитальные затраты (см. табл.) включают стоимость теплоизоляции, материалов штукатурного слоя фасадной системы1 и работ по монтажу, в том числе затраты на расходные материалы и работы по установке строительных лесов и прочее.

Таблица
Технико-экономические показатели утепления наружных стен дома
Толщина
слоя те-изоляции
δут, м
Сопротивление
теплопередаче
наружных
стен
с учетом
дополни-тельного
их утепления
R0ут, м2·°С/Вт
Капитальные затраты
на утепление
фасадов
ΔК, руб
Годовая
разница
эксплуата-ционных
затрат
до и после
утепления
ΔЭ,
руб/год
Срок окупаемости
допол-
нительных
инвести-
ций Т, лет
50 2,232 370 306,65 32 999,1436,1
60 2,412 423 794,07 39 544,6532,9
70 2,602 478 025,66 45 470,5730,7
80 2,782 531 268,90 50 337,4129,2
90 2,972 562 384,62 54 834,6427,9
100 3,162 614 488,35 58 791,0627,0
110 3,342 666 592,07 62 124,0326,4
120 3,532 718 707,42 65 273,4225,9
130 3,722 767 264,70 68 101,0925,5
140 3,902 820 554,44 70 525,7925,2
150 4,092 870 297,75 72 853,6525,0
160 4,272 920 041,05 74 867,9024,8
170 4,462 969 784,35 76 817,6824,7
180 4,653 026 620,54 78 608,1124,6
190 4,833 076 363,84 80 174,3824,5 (24,52)*
200 5,023 126 107,15 81 705,8024,5 (24,48)*
250 5,953 427 845,96 87 790,7224,8
300 6,883 683 655,36 92 230,5925,2
350 7,813 939 464,76 95 613,0825,7

Примечание. Стоимость материалов – рыночная, для оптовой категории клиентов. Стоимость работ соответствует средней по рынку. Стоимость материалов и работ может быть снижена путем проведения торгов по каждому конкретному объекту.

На основании полученных данных можно сделать следующие выводы:

  • для обеспечения базового значения требуемого сопротивления теплопередаче 2,95 м20С/Вт необходима минимальная толщина слоя теплоизоляции 90 мм;
  • для обеспечения нормируемого (минимально допустимого) сопротивления теплопередаче 1,86 м20С/Вт достаточно толщины слоя теплоизоляции 50 мм.

Однако в связи с высокой стоимостью тепловой энергии на отопление, равной 1 838,5 руб./Гкал, и высоким ростом тарифов на тепловую энергию, составляющим примерно 15 % в год, указанные толщины могут оказаться неоптимальными.

При расчете дисконтированного срока окупаемости энергосберегающих мероприятий затраты на монтаж теплоизоляции и штукатурного покрытия приняты без учета процентных ставок по кредиту2. Средняя величина относительного роста тарифов на тепловую энергию r принята равной 0,15 (15 % в год). Ставка дисконтирования i принята равной ключевой ставке Центрального банка РФ – 0,11 (11 % на момент выполнения расчетов).

Наиболее полно условию (2) удовлетворяют толщины 190 и 200 мм (рис. 3): при данных толщинах прогнозируемый срок окупаемости дополнительных инвестиций, направленных на утепление фасадов рассматриваемого здания, самый короткий.

График зависимости дисконтированного срока
окупаемости инвестиций на утепление фасадов от толщины дополнительного слоя теплоизоляции

Рисунок 3.

График зависимости дисконтированного срока окупаемости инвестиций на утепление фасадов от толщины дополнительного слоя теплоизоляции

Минимальный срок окупаемости инвестиций в утепление фасадов соответствует толщине слоя теплоизоляции, равной 200 мм. Значит, толщина слоя теплоизоляции δizol = 200 мм наиболее полно соответствует условию (2). Сопротивление теплопередаче 5,02 м2•°C/Вт, соответствующее толщине дополнительного слоя теплоизоляции 200 мм, для выбранного конструктивного решения применительно к заданным климатическим характеристикам района строительства объекта (г. Порхов Псковской области) является экономически целесообразным, поскольку соответствует минимуму приведенных затрат.

Если при расчете окупаемости инвестиций не учитывать затраты на проведение работ по оштукатуриванию наружных стен, а также стоимость отделочных материалов, прогнозируемый срок окупаемости снижается примерно в 2 раза.

Литература

  1. Ливчак В. И. Повышать ли уровень теплозащиты зданий? Ответ – «да» // АВОК. 2009. № 7.
  2. Ливчак В. И. Европейская тенденция повышения теплозащиты зданий: как она реализуется в России? // АВОК. 2011. № 6.
  3. Горшков А. С., Рымкевич П. П., Немова Д. В. Экономим или нет? Российские энергосберегающие требования // Энергосбережение. 2014. № 2.
  4. Горшков А. С., Ватин Н. И., Пестряков И. И., Корниенко С. В. Соответствие стен из автоклавного газобетона современным требованиям по тепловой защите зданий // Энергосбережение. 2016. № 2.
  5. Горшков А. С., Ватин Н. И., Пестряков И. И., Корниенко С. В. Соответствие стен из автоклавного газобетона современным требованиям по тепловой защите зданий // Энергосбережение. 2016. № 3.
  6. Горшков А. С., Рымкевич П. П., Ватин Н. И. К вопросу о теплотехнической однородности двухслойной стеновой конструкции // Энергосбережение. 2014. № 7.
  7. Горшков А. С. Об окупаемости инвестиций на утепление фасадов существующих зданий // Энергосбережение. 2014. № 4.

1 Стоимость материалов штукатурного слоя системы Weber.therm, включая крепеж, толщиной до 200 мм принята равной 458,5 руб./м2; стоимость материалов штукатурного слоя системы Weber.therm, включая крепеж, толщиной 200 мм и более – 498,0 руб./м2; стоимость работ по монтажу, включая сопутствующие материалы и расходы, – 1 380,0 руб./м2.

2 В рамках данного исследования утепление фасадов было произведено за счет средств, предоставленных Глобальным экологическим форумом через Программу развития ООН (ПРООН-ГЭФ) при участии проекта ПРООН-ГЭФ 00074315 «Энергоэффективность зданий на Северо-Западе России».

купить online журнал подписаться на журнал
Поделиться статьей в социальных сетях:

Статья опубликована в журнале “Энергосбережение” за №8'2016

распечатать статью распечатать статью PDF pdf версия


Статьи по теме

Реклама
Реклама на нашем сайте
Яндекс цитирования

Подписка на журналы

АВОК
АВОК
Энергосбережение
Энергосбережение
Сантехника
Сантехника
Онлайн-словарь АВОК!


Реклама на нашем сайте