Энергосберегающие технологии, или куда уходит тепло

Сегодня во всём мире уделяется повышенное внимание энергосберегающим материалам и технологиям в строительстве, и это неудивительно. Для каждого человека сокращение теплопотерь в его доме - это снижение коммунальных расходов и обеспечение комфортных условий проживания, а для муниципалитетов и для государства в целом - оптимизация бюджетных затрат.

Куда уходит тепло?

В концентрированном виде все современные разработки в области энергосбережения нашли отражение в концепции пассивного (или энергоэффективного) дома. Основная особенность такого дома - минимальное энергопотребление, составляющее около 10% от энергии на единицу объёма, расходуемой в большинстве современных построек. Примером удачного применения современных технологий энергосбережения служит здание исследовательского центра компании ROCKWOOL в Хедехусене (Дания). Эта компания, крупнейший в мире производитель каменной ваты, показала преимущества собственных технологий энергосберегающего строительства. Здание было построено в 2000 году, проект ставил целью сократить расходы на потребление энергии по сравнению с действующими тогда нормативами почти в четыре раза. Это достигалось путём внедрения эффективной изоляции, применения трёхслойных окон и новых разработок в области вентиляции. Толщина каменной ваты по всей теплоизолирующей оболочке здания составляла от 25 до 50 см. Исследовательская работа в новом центре началась непосредственно во время строительства, что позволило внедрить ряд технических решений, усовершенствовав проект. Вентиляцией в центре сегодня управляет компьютер ("интеллектуальная система вентиляции"). Но самое главное - в результате появились рекомендации, на основании которых в наше время строят энергоэффективные дома, позволяющие решать многие вопросы ещё на стадии проекта. Построенный центр в 2001 году получил приз "Коммерческое здание года".

Сейчас применённые в Дании технологии стали массовыми на Западе. Имеющиеся на российском рынке материалы позволяют и российским застройщикам работать по этим стандартам.

К сожалению, ранее существовавшие в России строительные нормы не стимулировали снижение теплопотерь. Приведённое сопротивление теплопередаче в старых домах не превышает 1,5 м^2*0С/Вт при требуемых нормами 3-5. Распределяются потери тепла так: до 20% тепла, поступающего в помещения от батарей отопления, дом теряет через кровлю, примерно столько же уходит через окна, 10% - через подвал, и основная часть (40%) - через стены. Значительные потери тепла приходятся и на вентиляцию. Основные способы экономии тепла (а значит, и эксплуатационных затрат) - это надёжная теплоизоляция всего здания, использование вторичного тепла (например, уходящего с вытяжной вентиляцией), применение источников энергии, не требующих затрат топлива и электроэнергии.

Теплоизоляция: основа основ

Очевидными являются выгоды использования качественной теплоизоляции. Снижение затрат на отопление при применении современной теплоизоляции характеризуется следующим примером. В средней полосе России расход энергии на отопление плохо утеплённого частного дома площадью 150 м² может составлять более 30 тысяч кВт⁰ч в год. Это обойдётся его владельцу до 65 тысяч рублей. Но затраты можно сократить в семь раз, качественно проведя утепление (например, использовав каменную вату толщиной 150 мм для стен и 200 мм для крыш). А увеличив толщину теплоизоляции до 300 мм и 350 мм соответственно, владелец дома увидит, что даже самое дорогое электроотопление не так уж и дорого: его расходы составят менее 3000 рублей за год! В зависимости от региона все эти цифры могут меняться, но в любом случае теплоизоляция будет давать значительный экономический эффект. В частности, не менее важна теплоизоляция в условиях жаркого климата: там она существенно снижает расход электроэнергии на вентиляцию и кондиционирование. Рассмотрим более подробно способы теплоизоляции различных конструкций.

Стены. Если говорить об утеплении стен, то сегодня широко используется наружная теплоизоляция, позволяющая использовать теплоаккумулирующую способность стены. В частности, это вентилируемые фасады, к достоинствам которых относится простота и технологичность монтажа, возможность производить его в любое время года. К тому же эта технология может применяться при реконструкции существующих зданий, для приведения их в соответствие с современными требованиями к теплоизоляции. При подборе утеплителя важно учитывать не только его теплоизоляционные свойства, но и другие эксплуатационные показатели, в частности - пожаробезопасность, экологичность и срок службы. По сумме этих показателей стоит отметить, например, каменную вату, которая обладает высокими тепло- и звукоизоляционными характеристиками. При этом волокна каменной ваты способны выдерживать температуру до 1000°C, что позволяет использовать этот материал в качестве огнезащиты. Согласно действующим нормативам, теплоизоляция из каменной ваты не имеет ограничений в применении по этажности здания. А стойкость к нагрузкам и долговечность (такая изоляция служит полвека) дополняют список достоинств этого материала. Важен и такой фактор, как отсутствие негативного воздействия на окружающую среду. Именно каменная вата компании ROCKWOOL стала первой в России теплоизоляцией, получившей не только все обязательные сертификаты, но и знак экологической безопасности ЕсоMaterial.

Кровля. Теплоизоляционный материал для любой кровли должен быть гидрофобным, однако существуют и особенности в теплоизоляции различных видов кровли. Сегодня примерно 75% рынка утепления плоских кровель занимают жёсткие гидрофобизированные плиты из каменной ваты. Дело в том, что они имеют высокую прочность на сжатие и устойчивость к механическим нагрузкам, в том числе точечным. Последний показатель очень важен, поскольку в противном случае возникают нарушения тепло- и гидроизолирующего слоёв при проведении монтажных и эксплуатационных работ. Обычно рекомендуется использовать плиты плотностью не менее 160 кг/м³, но если необходима установка больше 150 мм утеплителя, для уменьшения веса кровли можно использовать два слоя плит разной плотности. Однако такое решение усложняет монтаж кровли. Поэтому сегодня получили распространение плиты двойной плотности. Такая плита состоит из двух слоёв с разной плотностью: верхнего, повышенной жёсткости, и нижнего, менее плотного. На рынке имеются, например, плиты двойной плотности компании ROCKWOOL: РУФ БАТТС ЭКСТРА. По словам производителя, преимуществом этого продукта являются высокие показатели сопротивления точечным нагрузкам и повышение скорости монтажа в два раза.

Скатные кровли имеют каркасную конструкцию, теплоизоляционный слой укладывается внутрь несущего каркаса и не испытывает существенных нагрузок. Поэтому там можно применять более лёгкие плиты меньшей плотности.
Основные производители теплоизоляции выпускают сегодня достаточно широкий ассортимент продукции с учётом особенностей разных видов кровель.
Стоит остановиться и ещё на одном моменте. Наиболее технологичным будет применение готовых фасадных и кровельных систем, включающих как плиты утеплителя, так и крепёж и другие детали. Применение таких систем позволяет снизить затраты на логистику, исключить проблемы несовместимости элементов и увеличить срок службы конструкции.

Окна. Одинарное остекление оконных проёмов практически вышло из употребления во многих странах. В США, например, продажа оконных блоков с двойным остеклением составляет 50%, с тройным - почти 20%. Более того, сейчас входят в употребление окна нового типа: стеклопакеты с четырьмя стёклами и теплоотражающей плёнкой. По подсчётам Министерства энергетики США, применение стеклопакетов с теплоотражающим напылением позволяет экономить до 50 литров сырой нефти в год на каждый квадратный метр остекления.

Экономичные вентиляция, освещение и отопление

Весьма эффективным способом снижения расходов на отопление стало внедрение вентиляционных систем с рекуперацией тепла. В таких системах тепло забирается от удаляемого из помещения воздуха и передаётся нагнетаемому в помещение. При этом воздушные потоки максимально отделены друг от друга, чтобы исключить их смешивание. Коэффициент эффективности рекуперации характеризуется соотношением между максимальным количеством тепла, которое возможно получить от удаляемого воздуха, и реально полученным. Эффективность рекуператоров может составлять от 30 до 90%. Сегодня применяются пять основных видов рекуператоров: роторный, пластинчатый, рекуператор с промежуточным теплоносителем, камерный рекуператор и тепловые трубки.

Существует и способ не только вторичного использования уже имеющегося тепла, но и отопления дома вообще без затрат топлива или электроэнергии. Это тепловой насос - устройство, позволяющее использовать энергию, накопленную в окружающей среде на нужды отопления, горячего водоснабжения или кондиционирования воздуха. Внешний контур теплового насоса, собирающий тепло окружающей среды, представляет собой наполненный специальным теплоносителем трубопровод, уложенный в землю или в воду. Существуют модели, способные извлекать тепло для отопления даже из зимнего воздуха, однако они пока не получили широкого распространения. А вот использование любого доступного в зимнее время источника тепла с температурой около нуля градусов (грунт, водоём) уже сегодня является хорошим способом экономии для любого владельца коттеджа. При применении теплового насоса до 80% энергии можно получать из окружающей среды, что позволяет существенно снизить затраты на отопление.

Основным направлением экономии электроэнергии на освещение является переход на светодиодные источники света. Преимущества светодиодов - большой срок службы (до 50.000 часов эксплуатации), исключительная энергоэффективность (практически полностью отсутствует потеря энергии на нагрев). При этом имеется возможность регулирования яркости и цвета в широком диапазоне. Если добавить сюда высокую механическую прочность, экологическую безопасность, малые размеры, позволяющие выполнять скрытую и локальную подсветку, станет понятно, почему светодиодная лента и светильники так популярны сегодня.

Как видим, различные способы энергосбережения позволяют значительно сэкономить на эксплуатационных затратах. При этом основной способ экономии - использование наиболее современных, качественных материалов и технологий. Это позволяет и снизить затраты, и получить надёжное, комфортное жильё, которое будет служить много лет.

Владимир Поликарпов.