Энергетическая компания г. Ганновера, Минский экоклуб - перевод брошюры "Энергосберегающий дом"

Это издание является переводом немецкой брошюры "Энергосберегающий дом", под­готовленный благодаря помощи фонда  Фридриха Эберта. Инициатива издания этого пособия принадлежит Минскому Экоклу­бу и Белорусскому отделению Международ­ной Академии экологии. Необходимость в издании этой брошюры вызвано прежде все готем, что в Беларуси за несколько последних лет резко увеличились объемы и темпы строительства индивидуальных до­мов и коттеджей и в то же время резко (в тысячи раз) возросли цены на энергоресур­сы. Так же нужно принять во внимание и тот факт, что коттеджи строятся по старым тех­нологиям, без учета новейших достижений и мирового опыта в области энергосбереже­ния.

Это приводит к тому, что, с одной стороны, расходы на отопление становятся очень вы­сокими (затраты только за один день на ото­пление жидким топливом коттеджа общей площадью 500 м² соответствуют примерно средней месячной зарплате), а, со второй стороны, приводит к увеличению теплового загрязнения окружающей среды, атмосфе­ры, перерасходу драгоценного топлива. Многие владельцы коттеджей, которые сэ­кономили на теплоизоляции дома, несут в последующем неизмеримо большие расхо­ды на отопление. Можно привести множест­во примеров, которые подтверждают этот факт. Если учесть ситуацию с энергоресурса­ми и ценами на нефть, то ситуация для Бела­руси представляется очень сложной. В 1992 году бывший Госкомстрой Республики Беларусь утвердил новые нормы и реко­мендации на тепловое сопротивление эле­ментов зданий. Однако панельных конструк­ций, которые соответствуют новым нормам, нет до сих пор. Кроме этого, вообще не нор­мируются теплопотери через уплотнения в окнах и т.п. Появление этого документа мало что изменило в действительности. Беларусь отличается выгодным географическим положением, умеренным клима­том и располагает высоким потенциалом альтернативных источников энергии (до 20 млн. тонн условного топлива могут дать солнечная энергия, ветер и вода). Мировой опыт свидетельствует, что использование альтернативных источников энергии дает особенный эффект в индивидуальном строительстве. В Норвегии, Дании, Нидер­ландах, США, Швеции и др. странах уже построены десятки тысяч домов, которые пол­ностью или частично обогреваются за счет альтернативных источников энергии.  Даже в тех странах, которые располагают собственными энергоресурсами, до 80 % инвестиций направляются на развитие альтернативной энергетики. В Беларуси, которая располагает весьма ограниченными запасами нефти и других  традиционных источников энергии, такой опыт отсутствует. Поэтому особую ак­туальность приобретает принцип "помоги себесам", используяопыт, накопленный ми­ровым сообществом. Используйте этот опыт!

  Минский  экоклуб выражает  благодарность:

• Вольфу-Хагену Полю, Вольфу Дитриху Штаннату, Гансу Детмеру, Энергетической компании г. Ганновера за переданные авторские права (1994);
• Фонду Фридриха Эберта -  за помощь в переводе брошюры на белорусский язык(1994);
• Западному отделению ISAR, UNEP СОМ RB, Государственному комитету по энергосбережению РБ и Белорусскому научно-производственному и Информационному Центру "Энергосбережение" за техническую помощь и финансирование проекта(1996);
• Белорусскому отделению Международной Академии Экологии - за научное редактирование, перевод на русский язык и под­держку проекта (1994-1996).

Рисунок на обложке - Ирины Вардомской,  1994.

Обложка и адаптация макета - Валерий Лобко, СА, Минск.

Дом с Низким Энергопотреблением — средство сохранения окружающей среды и экономии энергоресурсов

Одно-двухквартирный дом (коттедж) в соответствии со стандартом ДНЭ

площадь — 11 х 14м

Жилой и полезной площади — 190 м²

Наклон крыши — 45°

Внешняя плоoщадь:

Наружные стены — 150 м²

Окна — 50 м²

Крыша — 190 м²

Подвал — 154 м²

// <![CDATA[ document.write(""); // ]]>

Вы решили начать строительство дома? Тогда мы хотели бы показать Вам, как это сделать наилучшим, с точки зрения эколо­гии, образом, при помощи  разных меро­приятий, уменьшающих энергопотребле­ние, таким образом, сделать собственный вклад в уменьшение теплового загрязне­ния окружающей среды. Эта брошюра предлагает Вам концепту­альную помощь при разговоре с Вашим архитектором или строителем. Это значит, решить, каким образом при действитель­но небольших расходах провести важные энергосберегающие мероприятия в Вашем доме.

Эта помощь очень кстати так­же и при рабо­тах по обновле­нию фасадов, крыш, систем отопления, при обновлении или расширении дома.

Издатель и ав­торы благодарят Институт Жилья и Окружающей среды из города Дармштадта, сделавшему важную научную разработку по теме "Энерго­сберегающий дом", которая использована в этой брошюре. В Германии эта брошюра была издана для архитекторов, специалистов в строительстве, а также для строительных организаций, компаний, которые выступают в роли партнеров домовладельца и являются фактическими получателями платы за жи­лище. Они несут совместную ответственность за энергопотребление дома, и, сле­довательно, за загрязнение окружающей среды. Рекомендации по строительству домов будут тоже полезными для муни­ципальных строительных организаций.

Строительство для счастливого будущего 

Частные домовладельцы в Германии ис­пользуют почти 30% всей получаемой энергии, что составляет почти столько же, сколько и промышленность, и больше, чем весь, вместе взятый, транспорт. Боль­шая часть расходуемой энергии (80%) идет на отопление помещений (см. рис. 1).

// <![CDATA[ document.write(""); // ]]>

Рис. 1 Распределение энергетических потребностей жилища

В Беларуси в настоящее время строится огромное количество коттеджей, и мало кто из хозяев обращает внимание на та­кие "мелочи", как теплоизоляция и энер­госбережение,  хотя затраты на отопление 1 кв. м в Германии и Беларуси относятся как 1:2,5.

Необходимая для осуществления жизнен­ных функций энергия, а точнее, ее по­лучение и использование, связано с на­грузкой на окружающую среду:  добыча угля, нефти, газа, ядерного топлива, эмиссия продуктов сгорания, тепловое загрязнение окружающей среды. Основным пунктом дискуссии об окру­жающей среде является неизбежное появ­ление СО2 после сгорания углеводород­ных носителей  энергии. Поднимаясь в атмосферу, он способствует возникновению так называемого "парникового эффекта", который может привести к катастрофическим последствиям  в будущем. Эта опасность должна  быть ликвидирована или  существенно снижена. Жилища,  которые теперь разрабатываются или модернизируются, определяют и новые пределы потребления энергии и теплового давле­ния на окружающую среду, а так же цены на  энергию в  будущем  (см. рис. 2).

Энергосберегающие  мероприятия также  являются средством сокращения общего энергопотребления. Несмотря на сниже­ние мировых цен на нефть в 80-е годы, мы должны хорошо осознавать глобаль­ную тенденцию повышения цен на энер­гию, что особенно актуально для Белару­си. Возможным  является резкий скачок мировых  цен,  как это показал кувейтский  кризис (см. рис. 3).

Изоляция не соответствует постановлению по теплозащите

// <![CDATA[ document.write(""); // ]]>

Как правило, теплоизоляция домов не соответствует стандартам по тепловой изоляции.

Жилое помещение в соответствии с немецкими стандартами теплоизоляции:

• средний коэффициент теплопроводности стен: 0.66 м²* град/Вт;
• норма воздухообмена: 0.8 раз/час;
• КПД приборов отопления: 80%;
• годовая потребность тепла на год: 26.200 кВт*час;
• годовое потребление тепла на 1м²: 140 кВт*час.

Тепловая изоляция зданий осуществляется в Германии в соответствии с постановлением о теплоизоляции от 1982 г. В соответствии с этим документом устанавливаются минимально возможные величины теплопотерь через элементы строительных  конструкций.

Дом, построенный в соответствии с этими требованиями, расходует в среднем, в зависимости от соотношения между внешней площадью, объемом и степенью вентиляции, от 140 до 180 кВт*ч конечной энергии на 1 кв. м жилой площади в год. Это является значительным прогрессом в сравнении с теми домами, которые имеются сейчас в Германии, не говоря о Беларуси.

С точки зрения проблем экономики, защиты окружающей среды и технических  возможностей материалов  теплоизоляции,  эта проблема  решаема уже сегодня. Федеральное министерство ФРГ настойчиво советует в недавно опубликованных рекомендациях "Путь к энергосберегающему дому" использовать все возможности по сбережению энергии  в соответствии с юридическими нормами, возлагая ответственность  на строителей. Будущее энергопотребление дома определяется в значительной степенипроектными решениями и качеством  стройматериалов и элементов конструкции. Ошибки, сделанные при строительстве тепловой защиты, очень тяжело потом исправить. При этом надо иметь в виду, что жизненный цикл дома — от 50 до 100 и более лет.

Как сознательный хозяин своего дома,  вы должны самостоятельно принимать решения при строительстве вашего жилья в вопросах будущего энергопотребления, а не оставлять  этой проблемы специалистам. Этим вы делаете вклад в свое счастливое  будущее.

Энергопотребление может быть значительно снижено

При применении известной во многих странах  строительной и теплозащитной технологии появляется возможность удержать годовое потребление энергии в пределах 30-70 кВт*ч/м² жилой площади. Это примерно соответствует потреблению 3-7 л нефти или 3-7 м³ газа на 1 м  жилой площади в год.

Между тем, Швеция уже давно имеет более жесткие требования по энергосбережению, чем ФРГ. В 1990 г. они стали еще более жесткими (см. рис. 4).

// <![CDATA[ document.write(""); // ]]>

Рис. 4. Потребление тепла (в кВт*ч) на м жилого пространства по разным стандартам. 10 кВт*ч соответствует примерно 1 м³ газа или 1 л углеводородного топлива.

В ФРГ тоже идут дискуссии по улучшению законодательства по тепловой изоляции зданий. Однако имеются веские причину не ждать изменения законодательства, а уже сегодня заниматься энергосбережением:

• последствия "парникового эффекта", особенно в индустриальных районах;
• локальные и региональные последствия гипертрофированно развитой энергетики (уничтожение лесов, смог и др.);
• международная борьба за исчезающие энергоресурсы;
• удорожание электроэнергии из-за роста цен, эко- и энергоаналогов.

// <![CDATA[ document.write(""); // ]]>

Рис.5  Годовой приток и потери энергии дома (в соответствии с постановлением 1982 г.). Разница (нехватка) энергии должна компенсироваться отоплением.

Хорошая изоляция - наиважнейшее условие

// <![CDATA[ document.write(""); // ]]>  

Качество теплоизоляции является важнейшим параметром энергопотребления дома. Требуемые величины теплопровод­ности крыш, стен и пола являются важней­шими условиями для следующих шагов к ДНЭ.

Энергосберегающе = экологично

Значительно улучшенная тепловая защита является условием экологически относительно безвредного существования строения. Среди теплоизоляторов-наполнителей существуют определенные отличия, например, широко используемый пенопласт не вполне безопасен. Предпочтение следует отдавать природным, экологически чистым материалам.

Не имеет значения, легкими или тяжелыми будут наружные стены. Энергосберегающая способность, необходимая для жизненного комфорта дома, определяется массой внутренних строительных и конструктивных элементов.

Расходы на применяемые простые наполнители сильно отличаются в зависимости от структуры стен. Они составляют 1-50%, в зависимости от вкуса, возможностей и предусмотренных стандартов норм. 

Окна и теплоизоляционное стекло

Окна должны иметь КТП не более 1.5 Вт/С*м². Это достигается обычными средствами: рамой с двухслойным теплозащитным стеклом. Теплозащитные окна имеют специальный слой, не видимый глазом, но значительно уменьшающий потери тепла. Этот эффект увеличивается при наличии небольшого зазора между первым и вторым слоем, в этом случае расход тепла уменьшается почти в два раза. Окна в теплозащитном исполнении стоят не 15 –20% дороже обычных и эти затраты компенсируются экономией на отоплении. Новая стеклоизоляционная система имеет еще более низкий КТП и основан на принципе «теплового диода». Такие оконные системы можно поворачивать на 180, в зависимости от потребности в тепловой энергии.

Монтаж теплозащитных слоев от подвала до крыши

// <![CDATA[ document.write(""); // ]]>

Стены, перекрытия и другие составляющие части подвала, соприкасающиеся с землей, а также стены и перекрытия  не отапливаемых  помещений могут иметь значение КТП от 0.3 до 0.35 Вт/С*м², что предполагает толщину теплоизоляции от 12 до 15 см (группа теплопроводности 040 по немецким нормам).

При покрытии не отапливаемых помещений обычно делают частичное утепление непосредственно под полом (около 2-3 см), но большая часть утепления крепится снизу на обратной стороне железобетонной плиты (см. рис. 12). Эти работы могут быть легко проведены собственными силами, но следует иметь в виду высоту подвала, чтобы она была достаточной. Это утепление можно сделать и в незаглубленных помещениях. В обогреваемых подвалах утепление перекрытия может соприкасаться с первым этажом помещения. В этом случае общее утепление может осуществляться с наружной стороны по периметру. Если потолок подвала находится выше поверхности земли, то для защиты утепляющего слоя нужны дополнительные мероприятия. В подвалах, которые не используются постоянно, возможным является внутреннее утепление.

Этот способ имеет некоторые преимущества, т.к. помещения быстрее прогреваются. Но, в любом случае, внутреннее утепление связано с определенными проблемами, поэтому планирование, разработка и проведение работ в этом случае должны проводиться под руководством специалистов.

Теплая шапка на крышу

Крыши, ровные или с наклоном, покрытия цокольных помещений могут иметь КТП не более 0.20 Вт/С*м². Это соответствует  утепляющему слою около 20 см. Там, где это является технически возможным, нужно стремиться к значению КТП от 0.15 Вт/С*м² и меньше, что соответствует толщине слоя около 30 см.

В наклонных крышах в зависимости от высоты балок свода потолка большая часть утеплительного  слоя размещается между балками,  а также  над или под ними (см. рис. 13). Такое размещение позволяет избежать утечек тепла (щели, дырки и т.п.) Вопреки практике, которая применялась до настоящего времени, в таких крышах можно отказаться от воздушного слоя над утепляющим пластом.

Если цокольный этаж используется целый год, его нужно своевременно утеплить.

Если же цокольный этаж не построен, необходимо соответствующим образом утеплить перекрытия верхнего этажа. Чем толще профильное утепление строительных деталей, тем больше вероятность существования утечки тепла. Поэтому в ДНЭ не обойдено вниманием детальное планирование элементов и соответствующие конструкторские мероприятия для исключения возможных утечек.

Потери энергии в деталях строения

// <![CDATA[ document.write(""); // ]]>

Критические зоны:

1.  Соединение стена — крыша. Теплоизолирующие слои крыши и стен должны неразделимо соединяться между собой как в зоне водостоков, так и в фронтальной зоне. Массивные стены должны покрываться теплоизолирующим слоем. Стыки между балками и стенами заделываются утепляющим материалом, а также покрываются ветрозащитным слоем (см. рис. 14).

2.  Соединение железобетонных элементов.

В том случае, если стены сооружений имеют однослойную структуру, нужно обеспечить слой утепления на торцевых поверхностях перекрытий. Дополнительно нужно соорудить утепляющую прокладку на перекрытии первого этажа с внутренней стороны.

3. Жалюзи. В жалюзи может попадать холодный воздух, поэтому изнутри их надо утеплять с помощью добротного материала или использовать пенозаполненный профиль.

4.  Стыки окна — стены. Стыки соединений между окнами и строительными элементами закрываются добротным утепляющим материалом (монтажный герметик недостаточен).

5.  Оконная рама. Оконная рама должна иметь утепляющий слой как с наружной, так и с внутренней стороны. Если этого нет, следует предусмотреть термическое разделение.

6.  Радиатопные ниши.

Если радиатор вмонтирован в нишу, необходимо предусмотреть дополнительный утепляющий слой в этом месте.

7. Предотвращение утечек тепла. Во всех домах, прежде всего, в местах соединений имеются элементы, выступающие за его границы, например, балконы. Из-за этого увеличиваются утечки тепла непосредственно через эти строительные элементы. Утечки тепла возможны также в случае ошибок строительства. Поэтому стройте как можно более компактно и избегайте слишком разбросанных архитектурных форм. Балконы должны быть изолированы от строения.

Воздухо- и ветрозащитные оболочки

Многие архитекторы и домовладельцы делают для себя неприятное открытие, что, несмотря на хорошее утепление наружных строительных частей, трудно достичь хорошего значения среднего потребления энергии.

// <![CDATA[ document.write(""); // ]]>

Рис. 14. Ветронепроницаемое соединение дома с фронтонной стеной.

Во многих случаях причинами этого являются недоработки конструкции, что влечет за собой легкое проникновение холодного воздуха извне.

Дельное с этой точки зрения замечание, что стыки в теплопередающих элементах оболочки строения должны закрываться, многими еще не принимается во внимание при проектировании и строительстве. Обычно обращают внимание только на небрежность при выполнении строительных работ, отвечающих за добротность соединений.

Встречается также мнение, что для лучшего жизненного комфорта в помещении нужно следить за паропроникновением через строительные элементы. Считается, что следует избегать по возможности паросберегающих строительных элементов в конструкции. Обычно при этом не помнят, что паропреграды частично выполняют функцию теплоизоляции и поэтому не могут быть заменены, даже если и являются несущественными с точки зрения диффузии. Для здорового жизненного климата нет вопроса, прошла ли пароводяная слагающая или нет. Отвод влаги - задача вентиляции!

Фактом является то, что простой проход воздуха через наружные строительные элементы значительно ослабляет теплозащиту сооружения. Кроме того, возможны повреждения от влаги деревянных частей строения, ее конденсации (например, при наклонной крыше), когда теплый внутренний воздух через щели и отверстия достигает холодных частей конструкции. Вопрос о "герметичности" здания (не только ДНЭ) и правильно организованной регулируемой вентиляции с рекуперацией тепла является одним из наиболее важных.

Свежий воздух, необходимый людям, должен подводиться в дом другими путями.

Особенно должен следить за всем этим владелец дома, чтобы вложенные деньги дали реальную прибыль в экономии на отоплении.

Оптимально использовать бесплатную солнечную энергию.

// <![CDATA[ document.write(""); // ]]>

... с помощью окон

Как уже было отмечено, ДНЭ должен обязательно применять стеклопакетные теплосберегающие "диодные" окна. В соответствии с этим, особенно на юге, эти специальные окна должны дать существенную экономию на отоплении (см. рис. 15). В солнечные зимние дни и, конечно же, в летние большие окна могут способствовать перегреванию комнат, и полученная энергия будет выведена через вентиляцию и не сможет быть использована в полном объеме, если не предусмотрено ее аккумулирование. В таком случае окна с южной стороны должны быть повернуты теплоотражающим слоем наружу. Все остальные окна для освещения комнат должны в некоторой степени ограничивать поступление энергии. При использовании традиционных окон ДНЭ незначительно отличается от обычного дома,

... с помощью зимнего сада

Зимний сад стал широко распространенным в последнее время. Без сомнения, этот стеклянный дом очень привлекателен и полезен.

С энергетической точки зрения зимний сад требует еще более детальной проработки. Зимний сад может быть причиной очень большого расхода энергии, если он плохо спланирован или неправильно используется, например, если зимой он отапливается через открытые двери дома, или напрямую.

Свою долю экономии энергии зимний сад даст только в том случае, если он сохраняет излишки энергии дома и препятствует потерям энергии наружу. Зимний сад на 20 м² полезной площади стоит минимум DM 10 000, в зависимости от исполнения. Эти затраты не могут быть покрыты экономией при отоплении, даже при самом рациональном использовании. При правильном планировании, исполнении и использовании зимний сад может стать органичной частью ДНЭ-концепции, но ни в коем случае не может быть абсолютно полезным, если отапливать его всю зиму. В таком случае для зимнего сада необходимо предусмотреть особую тепловую защиту, т.к. это является важнейшей предпосылкой того, что полученная солнечная энергия используется разумно. Если же Ваши денежные средства ограничены, то возможно перенесение строительства зимнего сада на более позднее время.

Проблема: хорошее качество воздуха при малых потерях тепла

// <![CDATA[ document.write(""); // ]]>

Воздухообмен необходим!

Обеспечение дома свежим воздухом, безусловно, хорошо влияет на здоровье и самочувствие жильца. При проветривании выводятся вредные веще