Экодом противостоит холоду. Энергоэффективный дом УНК «Волма»

Согласно данным Министерства архитектуры и строительства, в жилищно-коммунальной сфере потребляется около 30 % от общего объема топливно-энергетических  ресурсов (ТЭР). В связи с этим возникает вопрос:  из чего складываться теплопотери в этой сфере и возможно ли их свести к минимуму?

Прежде всего, тепловые потери любого здания складываются из утечки тепла через крышу (порядка 10-20% от общего объема теплопотерь), через стены (около 20-30% от общего объема), через окна и систему вентиляции (около 55-45% от общего объема) и через пол первого этажа (порядка 5-15% от общего объема). Исходя из этого, основным направлением экономии энергоресурсов в жилищном комплексе должно стать утепление существующих зданий и строительство новых, отвечающих современным требованиям в области энергопотребления и с максимально сниженными показателями теплопотерь через наружные ограждающие конструкции.                      

    Естественно затраты на снижение теплопотерь за счет утепления наружных ограждающих конструкций должны в первую очередь иметь экономическое обоснование и быть рациональными. В целях сокращения потребления ТЭР в жилищной сфере в 2009 году была принята Комплексная программа по проектированию, строительству и реконструкции энергоэффективных жилых домов в Республике Беларусь на 2009–2010 годы и на перспективу до 2020 года. В данном документе был заложен план по строительству жилых домов с удельным потреблением тепловой энергии на отопление не более 60 кВт·ч/м2 в год и в перспективе до 2020 года – до 30–40 кВт·ч/м2 в год.

Для достижения поставленных показателей предусмотрено совершенствование технических нормативных правовых актов по проектированию, строительству и эксплуатации жилых домов, что включает в себя комплекс мероприятий по разработке и внесению изменений в действующие технические нормативные правовые акты, предусматривающие повышение нормативного значения сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций при строительстве и реконструкции зданий, не менее:

- наружные стены из всех видов строительных материалов – 3,2 м2·°С/Вт;

- совмещенные покрытия, чердачные перекрытия – 6 м2·°С/Вт;

- окна, балконные двери – 1 м2·°С/Вт.

- перекрытия над неотапливаемыми подвалами и техническими подпольями - 2,5 м2⋅°С/Вт.

В рамках выполнения данной государственной программы Международным государственным экологическим университетом им. А.Д.Сахарова был разработан проект по строительству энергоэффективного дома в д. Волма на территории «Международного экологического парка «Волма» и создание на базе дома демонстрационного объекта по энергоэффективному строительству в сельской местности.              Архитектурно-планировочные решения одноквартирного жилого экодома разработаны в соответствии с требованиями СНБ 3.02.04-03 «Жилые здания», СНиП 2.01.02-85 «Противопожарные нормы» СНБ 2.02.01-98 «Пожарно-техническая классификация зданий, строительных конструкций и материалов». Здание оборудовано системами отопления, водоснабжения, канализации, электроснабжения. Радиофицировано и телефонизировано.

           Объект представляет собой одноэтажный, одноквартирный жилой экодом со скатной стропильной крышей прямоугольного очертания в плане 9,4x8,46м (в осях). Согласно проекту толщина стен дома составляет 435 мм. Стены каркасные с заполнением смесью «глины + щепа» с последующей глиняной штукатуркой и покраской фасадными красителями. Фундаменты – из бетонных блоков ГОСТ 13579, по верху блоков железобетонный пояс из бетона. Крыша скатная с деревянными стропилами по ГОСТ 24454-80 с покрытием из металлочерепицы. Отделка фасадов – армированная штукатурка сухими смесями толщиной 12 мм с последующим нанесением тонкодисперсного фактурного слоя. Жилая площадь здания с мансардой составляет 96,7 м2.

Согласно проекту сопротивление теплопередачи наружных ограждающих конструкций составляет:

– для стен 2,7 м2·0С/Вт;

– для окон 0,6 м2·0С/Вт;

– для чердачного перекрытия 3,5 м2·0С/Вт;

– для чердачного перекрытия 4,7 м2·0С/В;

– для дверей 1,2 м2·0С/Вт;

– для цокольного перекрытия первой зоны (пол) 2,3 м2·0С/Вт;

– для цокольного перекрытия второй зоны (пол) 4,5 м2·0С/Вт.

Исходя из этих данных расчет удельного расхода тепловой энергии на отопление и вентиляцию зданий за отопительный период составил 64 кВт·ч/м2 (или 228,7 Мдж/м2) – (согласно методике приведенной в ТКП 45-2.04-196-2010(02250) «Тепловая защита зданий. Теплоэнергетические характеристики. Правила определения»). При данных показателях здание уже можно отнести к классу энергоэффективных согласно нормативным данным, приведенным в указанном ТКП. Cогласно ТКП порогом отнесения здания данного типа к классу энергоэффективного у нас в стране является удельный расход тепловой энергии менее 86 кВт·ч/м2 (или 308 Мдж/м2) [4].

С целью снижения удельного расхода энергии на отопление экодома были предложены мероприятия по его утеплению, включающие в себя следующее:

1) Утепление стен дома за счет замены основного

теплоизоляционного слоя из глины и воды на слой такой же

толщины выполненный из вязаных матов из камыша. Это

позволит увеличить термическое сопротивление стен с 2,7

м2·0С/Вт до 4,4 м2·0С/Вт за счет снижения коэффициента

теплопроводности основного теплоизоляционного слоя. Согласно СТБ 1105-98 коэффициент теплопроводности арболита  составляет около 0,11 Вт/(м⋅ К) [6], в то время как маты из

камыша идентичны тростниковым матам, для которых этот

показатель, согласно СТБ 1868-2008, составляет

 0,067 Вт/(м⋅К).

2) Установка пятикамерных стеклопакетов заполненных

инертным газом, термическое сопротивление которых

составляет 1-1,2 м2·0С/Вт для 3-х окон, сориентированных на

север.

3) Установка современной активной системы рекуперации тепла

в состав которой входят пластинчатый теплообменник, система

воздуховодов и насос. Движение воздушных потоков в

теплообменнике будет организовано по противотоку т.к. в этом

случае достигается максимальный КПД системы. КПД

рекуператора ηк примем равным не менее 0,9. Таким

требованиям отвечают системы типа DOMEKT RECU

300VE/VW фирмы KOMFOVENT.

4) Применение энергосберегающих дверей, термическое

сопротивление которых составит не менее 2 м2·0С/Вт.

Приблизительно состав таких дверей должен быть следующим:

теплоизоляционный слой из пробки толщиной 64 мм, этот слой

обшит с двух сторон березовой фанерой толщиной 12 мм. В

теплоизоляционном слое расположены поперечные прокладки

из фанеры через каждые 25 см. Площадь прокладок из фанеры

составляет только 5% от общей площади, их толщина

составляет 12,5 мм. Наружный слой состоит из шпона толщиной 1,4 мм, фанеры из бука толщиной 4 мм и алюминиевой пластины толщиной 1,2 мм в качестве паронепроницаемого слоя, приклеенной с помощью фенольного клея. Общая толщина двери составит порядка 100 мм.

5) Утепление пола до значения термического сопротивления 4-6

м2·0С/Вт. Легким и достаточно дешевым решением является

утепление пола при помощи минеральной ваты. Применение

плиты толщиной всего 50 мм позволяет добиться

вышеуказанных значений сопротивления теплопередачи.

6) Оптимальная ориентация здания по сторонам света с точки

зрения пассивного использования солнечной энергии.

Расположив здание так, чтобы большая часть окон находилась

на южной и юго-восточной сторонах света, можно использовать

его как ловушку для падающей на него солнечной радиации и

тем самым обогревать помещения. Количество полезно

утилизированного таким образом тепла в нашем случае

составит 2-2,5 кВт·ч/м2 в течение отопительного периода.

 

Разрез стены дома приведен на рисунке.

 

 

Осуществление этих технических и технологических мероприятий позволит сократить удельный расход тепловой энергии на отопление здания на 60 % и этот показатель составит около 30 кВт·ч/м2 (или 114,6 Мдж/м2).

В настоящее время приобретены все конструктивные элементы и материалы, изготовлен фундамент и осуществляется подготовка к проведению сборочно-монтажных работ энергоэффективного дома.

 

Семен Кундас,

доктор технических наук, профессор, ректор.

Василий Пашинский,

кандидат технических наук, доцент,

зав. кафедрой энергоэффективных технологий.

Илья Артеменков,

лаборант кафедры ВИЭ, студент 4 курса.

Международный государственный экологический университет

им. А.Д.Сахарова

 

Материал подготовлен на основе доклада на V международной конференции «Энергоэффективное строительство в Республике Беларусь: современные технологии энергосбережения».г. Минск, 2013 г.