Энергосбережение в жилых зданиях: опыт строительства многоэтажных энергосберегающих домов в России
Гармония с окружающей средой и энергетическая эффективность стали основными факторами при проектировании зданий в развитых странах уже в начале 1970-х гг. Это было обусловлено, прежде всего, последствиями энергетического кризиса и обострением экологической ситуации в крупных городах Европы и Америки, что привело к появлению нового научно-экспериментального направления в строительстве, связанного с понятием “пассивный дом“. Сегодня это направление в строительстве приходит и в Россию.
Проект первого демонстрационного энергоэффективного здания стартовал в 1972 г. в Манчестере, штат Нью-Хэмпшир, США. Архитекторами были Николас Исаак и Эндрю Исаак. Цель строительства этого здания, как, впрочем, и всех, последовавших за ним в рамках нового направления, заключалась в выявлении суммарного эффекта энергосбережения от использования архитектурных и инженерных решений, направленных на экономию энергетических ресурсов.
Второе здание – здание “EKONO-house” было построено в Отаниеми близ Хельсинки, Финляндия. Авторами проекта стали инженеры фирмы, работавшие под руководством архитектора Хеймо Каутонена. Особенностью этого проекта было строительство двух внешне одинаковых секций здания. Одна из них была построена по существующим на тот момент строительным нормам и не содержала инновационных решений по энергосбережению. При строительстве второй секции здания были использованы энергосберегающие решения. В результате проектировщики получили уникальную возможность сравнить энергопотребление обеих секций и оценить эффективность выбранных решений.
Первым же в России стало эталонное жилое здание, построенное в Москве в 8-м микрорайоне Куркино. Проект “Энергоэффективный жилой дом в микрорайоне Никулино-2″ был реализован в 1998-2002 гг. Минобороны РФ совместно с Правительством Москвы, Минпромнауки РФ, НП “АВОК” и ОАО “ИНСОЛАР-ИНВЕСТ” в рамках “Долгосрочной программы энергосбережения в г. Москве”, утвержденной совместным постановлением Правительства Москвы и Миннауки РФ № 36-РП-6 от 15 января 1998 г.
Целью проекта являлось создание, натурная апробация и последующее внедрение в жилищное строительство города новейших технологий и оборудования, обеспечивающих, как минимум, двукратное снижение энергозатрат на эксплуатацию жилого фонда.
Стратегия проекта предполагала реализацию трех основных этапов:
– проведение измерительной компании по натурной оценке теплового режима типового жилого дома (базовый дом);
– проведение комплексных научных исследований и разработка проекта энергоэффективного жилого дома;
– строительство энергоэффективного жилого дома и проведение измерительной компании по натурной оценке его теплового режима.
Базовой серией для реализации проекта была выбрана типовая серия жилых домов 111-355 Министерства обороны России как наиболее полно отвечающая требованиям энергоэффективности с точки зрения архитектурных и объемно-планировочных решений.
Рис. 1. Энергоэффективный жилой дом в микрорайоне Никулино-2
В итоге экспериментальный энергоэффективный жилой дом был построен и введен в эксплуатацию в 2001 г. по адресу: г. Москва, мкр. Никулино-2, ул. Академика Анохина, д. 62.
В результате проведения комплексных научных исследований был применен ряд энерогэффективных конструктивных решений:
– Мероприятия по повышению уровня теплозащиты наружных ограждающих конструкций, которые, за счет применения современных энергоэффективных материалов и качественного проекта, позволили снизить общие энергопотери здания на 34%.
– Мероприятия по совершенствованию системы энергообеспечения здания.
Энергообеспечение здания осуществляется как от внешних источников тепловой и электрической энергии, так и от внутренних – тепловых насосов, использующих тепло грунта и тепло удаляемого вентиляционного воздуха. Низкопотенциальным источником тепловой энергии для испарителей тепловых насосов служит грунт поверхностных слоев Земли и тепло удаляемого вентиляционного воздуха.
В рамках описываемого проекта фактически впервые в России была построена теплонасосная система горячего водоснабжения многоэтажного дома. Поскольку режим работы тепловых насосов, использующих тепло земли и тепло удаляемого воздуха, постоянный, а потребление горячей воды переменное, система горячего водоснабжения оборудована баками-аккумуляторами.
Система горячего водоснабжения предусматривает два температурных уровня аккумуляции горячей воды. Первый – низкотемпературный – обеспечивается тепловыми насосами; второй – высокотемпературный – ТЭНами, работающими в ночное время суток.
Отопительные приборы – конвекторы, расположенные в подоконном пространстве. Регулирование их теплоотдачи производится терморегуляторами, установленными на конвекторах.
В здании установлена поквартирная двухтрубная горизонтальная система водяного отопления с теплосчетчиком на кухне и с термостатическими вентилями на каждом отопительном приборе. Эта система обеспечивает возможность поквартирного учета тепловой энергии и индивидуального регулирования температуры воздуха в помещениях без изменения теплового режима соседних помещений.
Применяется механическая вытяжная система вентиляции с естественным притоком через воздухозаборные устройства и утилизацией теплоты удаляемого вентиляционного воздуха при помощи теплонасосных установок.
Для поступления в помещение наружного воздуха, по объему соответствующего количеству удаляемого, используются приточные устройства, встроенные в оконные коробки квартир.
В результате осуществления проекта по расчетам специалистов головной научной организации НП “АВОК” удалось снизить энергопотери здания на 34%, а экономия энергии по сравнению с базовым домом составила 45,5%.
Рис.2. Соотношение уровня энергопотребления в базовом здании той же серии и энергоэффективным зданием в Никулино-2
Ежегодная экономия энергии по сравнению с базовым вариантом составляет 589,1 МВт·ч, что приносит жителям энергоэффективного дома экономию в 2 млн руб. в год в ценах 2010 г.
Массовый переход к строительству энергоэффективных зданий обеспечит солидную экономию средств жителям, существенную экономию энергетических ресурсов для экспорта, который дает основные поступления в федеральный бюджет, и положительный экологический эффект.
Стартовавшая программа президентской комиссии по модернизации “Энергоэффективный квартал” и принятый в ноябре 2009 г. закон об энергоэффективности обещают сделать такие здания привычными для России.
Юрий Сабакаев