Как строится одна из самых холодных столиц мира: что нужно учесть при проектировании и строительстве гражданских объектов?
Недавно страна отпраздновала День Столицы, и северный городок ставшим для нас столицей 24 года назад уверенно укрепляет свои позиции: он помимо политического, становится финансовым и культурным центром страны. Но факт того, что наша столица является одной из самых холодных столиц мира, пока никто не отменял, и значит, в ходе строительства города необходимо учесть множество факторов, и один из важных которых является энергосбережение при строительстве гражданских объектов.
Необходимо учесть и тот факт, что в мире происходят значительные энергетические преобразования, которые должны затронуть все направления промышленности, науки, техники, строительства и энергетики.
Эти преобразования касаются развития путей использования возобновляемых источников энергии, снижения потребления ископаемых видов топлива, а также повышения энергоэффективности вновь проектируемых зданий и сооружений, что являются важными условиями развития экономики. Подобные преобразования связаны с требованиями к экологичности по снижению выброса парниковых газов и предотвращению потепления климата планеты.
В условиях нарастающего мирового экономического кризиса закупка энергоресурсов для обеспечения жизненного цикла любого объекта становится весьма затратным бизнес-процессом. Использование возобновляемых источников энергии и строительство зданий, сохраняющих энергоэффективность в любое время являются в наше время основной проблемой в жилищном строительстве.
Целенаправленная реализация программ энергоресурсосбережения позволила бы при существенно меньших, чем для ввода новых энергетических мощностей, капитальных затратах, уменьшить дефицит энергии и создать благоприятные условия для решения проблемы в топливно-энергетическом комплексе.
И в связи с этим, вопросы, связанные с повышением энергоэффективности многоквартирных домов, является в наше время весьма актуальным и имеют большую научно-техническую и практическую значимость. Где также на сегодня частью стратегии строительства Нового Казахстана является одно из решений как, увеличение объемов гражданского строительства. На одной из сессий крупнейшей в регионе «Astana Finance Days 2022» Международного финансового центра «Астана» (МФЦА) экспертами было отмечено устойчивое развитие по вопросам электроэнергетики, энергосбережения и необходимый свое рода девелопмент по повышению энергоэффективности как в энергетическом комплексе так и в строительстве.
Располагаемый потенциал энергосбережения во многом обусловлен типовыми техническими решениями, применявшимися при проектировании систем энергопотребления и энергоснабжения в 50-70-е годы XX столетия. К примеру в истории первое здание с эффективным использованием энергии было построено в 1974 году в городе Манчестер (штат Нью-Хэмпшир, США). Целью строительства такого здания заключалась в выявлении суммарного эффекта энергосбережения от использования архитектурных и инженерных решений, направленных на экономию энергетических ресурсов. В последние годы как в Западных странах, так и в Казахстане значительно увеличился объем строительства зданий различного технологического назначения с эффективным использованием энергии, и получил развитие в международной практике стандарты, правила и другие нормативные документы по проектированию и оценке энергоэффективности таких зданий. Существующая практика нерационального расходования топливно-энергетических ресурсов во многом определяется сложившейся ранее системой приоритетов, при которой рациональное расходование энергоресурсов не оказывало существенного влияния на экономические показатели.
СР
Основными недостатками в теплоснабжениии и причинами нерационального расходования тепловой энергии в целом по стране являются:
- большие непроизводственные потери;
- низкая надежность систем теплоснабжения;
- несовершенная и отсутствие саморегулируемой автоматизированной системы естественной вентиляции;
- работа в условиях дефицита тепловой мощности;
- недостаточное теплоизоляционное качество наружных стен, потолков;
- не выдерживаются условия теплового комфорта (зимой холодно, в переходный период перетопы, концевые потребители получают теплоноситель нерасчетных параметров, в одном здании разброс по температуре составляет 10-15 °С);
- недостаточное использование нетрадиционных и вторичных источников энергии;
Здесь приведены основные факторы влияющие на энергоэффективность зданий:
В зависимости от региона расположения здания, СП 23-101-2004, утепление трубопровода центрального отопления может быть однослойным и многослойным. В качестве утеплителя в основном применяется минвата, однако на данный момент существует большой выбор утеплителей. Например, пенополистирол встречается под несколькими названиями – пеноплекс, пенопласт, пенополистирол. Это недорогой и качественный вид теплоизоляции, не впитывающий воду, долговечный, устойчивый к замерзанию, химическая инертный. ППС легко режется, клеится, транспортируется.
Автоматизация здания и его инженерных систем позволяет существенно уменьшить потребление тепловой и электрической энергии, как за счет прекращения ее нерационального использования, так и благодаря утилизации вторичных энергетических ресурсов. К ним относятся, в частности, бытовые тепловыделения и теплопоступления от солнечной радиации, теплота вентиляционных выбросов и канализационных стоков и т.д.
В последние годы все более широкое применение находят приточно-вытяжные системы вентиляции. Высокие цены на тепло- и электроэнергию не только делают их использование выгодным для хозяев, но и позволяют достичь приличного энергосбережения в масштабах страны, что в свою очередь, дает возможность развивать экономику, не наращивая потребление угля, нефти, электроэнергии. В Казахстане цены на энергоносители пока существенно отстают от европейских, однако, и климат в Казахстане более суровый. Даже при одинаковых среднегодовых температурах зима холоднее, а лето жарче. По этой причине в зданиях повышенной комфортности с использованием принудительной системы приточно-вытяжной вентиляции роторный рекуператор окупает себя достаточно быстро.
Согласно экспертным оценкам и расчетам по инженерному отоплению, вентиляции, кондиционированию воздуха, теплоснабжению и строительной теплофизике, удельные теплопотери в зданиях распределяются следующим образом:
- до 40% - за счет организованной и неорганизованной инфильтрации нагретого воздуха.
- до 30% - за счет недостаточного сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций;
- до 30% - за счет нерационального расходования горячей воды и нерегулируемого режима эксплуатации систем;
Несмотря на принятие стратегических и нормативно-технических правил, регламентирующих повышение энергоэффективности, в технологической цепочке проектирования, строительства и эксплуатации зданий, класс энергоэффективности остается не высоким.
Целью данного исследования является оптимизация энергоэффективности при проектировании и строительстве гражданских зданий с более эффективным использованием энергоресурсов, затрачиваемых на энергоснабжение зданий, путем применения инновационных решений, которые осуществимы технически, обоснованы экономически, а также приемлемы с экологической и социальной точек зрения и которые не нарушают привычный образ жизни. Где приоритетность при выборе энергосберегающих технологий имеют технические решения, одновременно способствующие уменьшению энергоресурсов и улучшению микроклимата в помещениях, и защита окружающей среды, где также был принят во внимание международный опыт по оптимизации.
СР
Повышая класс энергоэффективности зданий, преимущество получают следующие участники как:
- Государство: – преодоление дефицита энергии без ввода дополнительных энерго-мощностей с рациональным использованием бюджетных средств.
- Поставщики теплоэнергии: – улучшение качества услуг систем теплоснабжения, предлагаемых потребителю с сокращением местного загрязнения окружающей среды.
- Потребители: – комфортные условия проживания, – экономия коммунальных платежей, – повышение надежности внутридомовых систем.
В данной связи мною проведены научно-методические, расчетно-технологические, технико-экономические исследования и получены результаты для всех областей Республики Казахстан, а именно:
- Выявлены, сформированы и оптимизированы основные факторы энергоэффективного проектирования и строительства гражданских зданий в РК.
- Разработаны методики расчета и проектирования конструктивных и энергосберегающих решений.
- Оптимизированы основные решения предлагаемого технологического оборудования. Для удобств использования в рабочем и учебном проектировании, сведены в таблицы.
- Предложены методики расчета фактических технико-экономических показателей выявленных факторов. Проведенный технико-экономический анализ показал низкий срок окупаемости предлагаемых энергоэффективных и энергосберегающих мероприятий.
Выбор ориентации здания является одним из способов снижения энергопотребления, что актуально для нашего климата, особенно зимой. Располагая основной фасад здания на юг, можем получить дополнительный обогрев помещений от солнечной энергии в холодное время года, это уменьшит стоимость отопления. Южное направление может снизить потребность в электрическом освещении за счет использования светового дня. Так же данную ориентацию здания можно использовать для обогрева здания, нагрева воды и получения солнечной энергии.
СР
Большая площадь наружных ограждений — это наружные стены. Именно поэтому их теплоизоляционные качества во многом определяют внутренний микроклимат в помещениях здания. Чем больше стены сопротивляются теплопередаче, тем меньше теплового потока проходит через нее и тем ниже тепловые потери.
Результат расчетов толщины стены
Толщина утеплителя для газобетонных и кирпичных стен
Выбор глубины фундамента и утеплителя, в зависимости от глубины промерзания грунта
Толщина изоляции кровли
В результате проведенных исследований были отражены решения следующих научных и практических задач: изучены основные сведения об участке расположения объекта строительства, разработаны конструктивные мероприятия, направленные на обеспечение энергоэффективности здания, подобрано технологическое оборудования и инженерные системы здания из условия максимальной экономии потребляемых ресурсов, проведена технико-экономическая оценка предложенных мероприятий.
Результаты работы и предлагаемые конструктивные решения могут быть использованы для строительства энергоэффективных многоквартирных зданий и зданий малой этажности.
Проведенный мною технико-экономический анализ показал низкий срок окупаемости предлагаемых энергоэффективных мероприятий.
Я считаю, что нам необходимо разработать принципы формирования и оптимизации энергоэффективного проектирования и строительства гражданских зданий, расположенных в стране.
Марат Оспанов, эксперт в сфере энергоэффективности по проектированию и строительству, член Партии «Аманат»
