О территориальных строительных
нормах Омской области.
«Энергосбережение в гражданских зданиях.
Нормативы по теплопотреблению и теплозащите»
А.Д. Кривошеин,
кандидит технических наук,
зав. кафедрой СибАДИ,
Г.А. Пахотин,
кандидит технических наук,
доцент СибАДИ,
С.Н. Апатин,
доцент СибАДИ
Необходимость экономии тепловой энергии в зданиях, и в первую очередь, реализации комплекса мероприятий по энергосбережению в настоящее время не вызывает сомнения. Об актуальности этой проблемы свидетельствует ряд государственных программ, постановлений правительства, указов Президента РФ, внесение соответствующих изменений в строительные нормы и правила.
Проблемы снижения энергозатрат на отопление и вентиляцию зданий в условиях Сибири актуальны были практически всегда. Однако в последние годы в связи с ростом цен на энергоносители, постепенным свертыванием государственных дотаций на содержание и эксплуатацию жилого фонда, реформой жилищно-коммунального хозяйства, вопросы системного подхода к энерго– ресурсосбережению в зданиях выдвигаются в качестве приоритетных.
К сожалению, несмотря на многочисленные утверждения о необходимости комплексного подхода к проблеме энергосбережения и рассмотрения здания как единой энергетической системы, решение задачи энергосбережения в строительстве в большинстве случаев ограничивалось и продолжает ограничиваться фиксированным повышением теплозащитных качеств отдельных ограждающих конструкций, предусмотренным требованиями СНиП II-3-79* "Строительная теплотехника" [1]. Более того, вследствие ряда объективных причин (недостаточного производства эффективных утеплителей, отсутствия апробированных технических решений, необходимости изменения формооснастки на заводах крупнопанельного домостроения, удорожания строительства и т.п.), и эти требования зачастую игнорируются. Другие, не менее эффективные мероприятия по энергосбережению: совершенствование объемно-планировочных решений зданий, утилизация тепла вытяжного воздуха, автоматизация и регулирование систем отопления и вентиляции зданий и т.п., вследствие сложившейся практики и отсутствия конкретных заинтересованных сторон, оказываются невостребованными.
Анализ опыта проектирования и строительства зданий с повышенными теплозащитными качествами за последние 3-4 года показал,
что одной из основных причин, сдерживающих реализацию программ энерго-ресурсосбережения в строительстве, является,
прежде всего, несовершенство нормативно-правовой базы, проявляющееся в отсутствии четких и ясных критериев, позволяющих
оценить эффективность тех или иных технических решений, недостаточной проработанности экономических аспектов, слабый учет
экономических и социальных особенностей отдельных регионов, отсутствие сопоставимых показателей конечных потребительских
качеств зданий различного объемно-планировочного решения и назначения.
![Таблица 1
Нормативный удельный расход тепловой энергии на отопление и вентиляцию жилых
и общественных зданий qhreq, МДж/(м2Чгод) [МДж/(м3Чгод)], за отопительный период](images-2/krivosh-t1.jpg)
В частности:
– жесткое поэлементное нормирование теплозащиты отдельных ограждающих конструкций по условиям энергосбережения, предусмотренное СНиП II-3-79*, не позволяет проектировщикам варьировать уровень теплозащитных качеств отдельных конструкций, добиваясь равных результатов по энергопотреблению, что влечет за собой, как правило, неоправданное усложнение конструктивного решения и удорожание строительства;
– отсутствие нормативных критериев по энергопотреблению зданий не позволяет оценивать эффективность повышения теплозащиты и не стимулирует применение комплекса других энергосберегающих мероприятий;
– отказ от экономической оптимизации теплозащиты зданий не позволяет проводить сопоставление различных вариантов ограждающих конструкций и поиск наиболее эффективных конструктивных решений;
– отсутствие сопоставимых показателей по теплопотреблению сдаваемых в эксплуатацию или уже эксплуатируемых зданий не стимулирует заказчиков и потребителей на поиск и применение наиболее рациональных технических решений.
На практике это приводит к тому, что многие вновь проектируемые и строящиеся здания имеют чрезвычайно сложное объемно-планировочное решение (изрезанные фасады, большое количество выступающих углов, завышенные площади остекления, нерациональную планировку), неэффективные системы отопления и вентиляции, дорогостоящие ограждающие конструкции.
Решение данной проблемы было рассмотрено в рамках территориальных строительных норм (ТСН) – на основе изменения подходов к нормированию теплозащиты зданий и введения в качестве нормируемых показателей удельных годовых расходов тепла на отопление и вентиляцию 1 м2 отапливаемой площади или 1м3 отапливаемого объема.
Концептуальные основы такого подхода изложены в работах [2,3,4] и уже реализованы в ряде регионов РФ [5,6].
Подобный подход допускается системой нормативных документов в строительстве [7]. При сохранении концепции энергосбережения, основной целью ставится обеспечение заданного теплопотребления в зданиях за счет комплекса энергосберегающих мероприятий, а не за счет поэлементного выполнения требований, предъявляемых к отдельным ограждающим конструкциям.
Основные задачи, решение которых было рассмотрено при подготовке проекта территориальных строительных норм Омской области,
включали:
– анализ опыта разработки аналогичных документов в ряде регионов РФ;
– выбор и обоснование критериев для оценки теплопотребления зданий;
– обоснование величины нормативных показателей по удельному расходу тепловой энергии на отопление и вентиляцию зданий различного назначения;
– уточнение методики определения величины расчетных показателей по удельному расходу тепловой энергии на отопление и вентиляцию зданий за отопительный период;
– разработку методики экономической оптимизации теплозащиты ограждающих конструкций зданий;
– апробацию предложенных показателей и методик на примерах зданий различного назначения и объемно-планировочного решения.
Наиболее сложными вопросами оказались обоснование величины нормируемых показателей и разработка методики экономической оптимизации теплозащиты отдельных ограждающих конструкций.
При выборе подходов к методике обоснования нормативных величин рассматривалось несколько вариантов, в том числе с учетом тенденций изменения структуры энергопотребления по региону в целом, его энергообеспеченности, технико-экономических расчетов ограждающих конструкций зданий и т.п. Однако, в конечном счете, решение задачи получено на основе обобщения результатов серии расчетов структуры теплопотерь ряда жилых и общественных зданий, наиболее характерных для Омской области, выполненных при различном уровне теплозащитных качеств ограждающих конструкций.
Некоторые из этих результатов представлены на рис.1, рис.2.
Кроме того, результаты расчетов сопоставлялись с результатами обследования и оценки реального теплопотребления зданий, в том числе выполненными сторонними организациями.
Несмотря на определенную условность такого подхода (по сути дела проводилась экстраполяция данных по теплопотерям различных зданий при условии выполнения требований 2-го этапа СНиП II-3-79*), такой подход позволил согласовать требования федеральных СНиП с величиной нормативных показателей, заложенных в ТСН.
Необходимо отметить достаточно большой разброс полученных показателей удельного теплопотребления для зданий различной этажности и различного назначения.
Анализ структуры теплопотерь (см. рис. 1) показал, что в малоэтажных жилых зданиях этот разброс обусловлен наличием (или отсутствием) отапливаемого подвала, размерами здания, показателем его компактности, в многоэтажных жилых зданиях – в основном шириной корпуса и планировочными показателями. Наибольший разброс показателей по удельному энергопотреблению отмечен в общественных зданиях и обусловлен прежде всего различной величиной расчетного воздухообмена, продолжительностью работы системы вентиляции, достаточно большими различиями в планировочных показателях (высота этажа, площадь остекления, ширина корпуса и т.п.). В этой связи, для приведения нормативных величин к наиболее обобщенным показателям для жилых зданий было предложено воспользоваться годовым расходом тепла на 1 м2 отапливаемой площади, для общественных зданий – на 1 м3 отапливаемого объема. По этим же причинам в методике расчета удельного энергопотребления введено определение средней кратности воздухообмена в рабочий и в нерабочий период.
Величины нормативных показателей, увязанные с назначением и этажностью зданий, представлены в табл.1.
Необходимо отметить ряд особенностей процедуры расчета удельного расхода тепловой энергии, заложенных в Омских ТСН.
В частности:
– минимальное допустимое значение приведенного сопротивления теплопередаче отдельных ограждающих конструкций ограничивается санитарно-гигиеническими требованиями СНиП II-3-79*; наиболее рациональное конструктивное решение ограждения определяется по результатам расчета экономически целесообразного сопротивления теплопередаче – исходя из расчета минимума приведенных затрат; верхняя граница теплозащитных качеств отдельных ограждающих конструкций не ограничивается;
– расчет теплопотерь здания и соответственно его удельного теплопотребления производится по вводу в здание (учет потерь тепла на теплотрассах, эффективность сжигания топлива в котельных, вид топлива и т.п. должен учитываться при определении стоимости поставляемой тепловой энергии и не перекладываться на теплозащиту конкретного здания, как это предполагается в некоторых аналогичных документах);
– процедура расчета удельного энергопотребления максимально увязана с процедурой расчета теплопотерь здания при проектировании его систем отопления и вентиляции;
– эффективность управления системой отопления (наличие центрального или пофасадного регулирования, кранов с терморегулирующими головками и т.п.) учитывается при расчете теплопоступлений от солнечной радиации и бытовых теплопоступлений;
– эффективность регулирования работы системы вентиляции, в том числе естественной, учитывается при определении среднесуточной кратности воздухообмена и расчете затрат тепла на подогрев приточного воздуха.
Другим важнейшим положением предлагаемых ТСН, является методика определения экономически целесообразного уровня теплозащиты ограждающих конструкций зданий.
Постановка задачи разработки такой методики обусловлена с одной стороны необходимостью оценки экономической целесообразности увеличения теплозащиты отдельно взятой конструкции (то есть определения наиболее целесообразной толщины теплоизоляционного слоя), с другой стороны – необходимостью сопоставления различных вариантов ограждающих конструкций между собой и выбора наиболее экономичного варианта.
Под экономической оптимизацией теплозащиты наружных ограждающих конструкций в данном случае понимается определение экономически целесообразных значений их сопротивления теплопередаче из условия сведения к минимуму приведенных затрат, складывающихся из затрат единовременных, в качестве которых принимается сметная стоимость 1 м2 этих конструкций в текущих ценах, и эксплуатационных, в качестве которых принимаются суммарные будущие в прогнозных ценах затраты на компенсацию теплопотерь через 1 м2 этих конструкций за расчетный срок их эксплуатации, приведенные к текущему уровню цен.
Одним из принципиальных положений методики является процедура приведения разновременных затрат (будущих эксплуатационных затрат на компенсацию теплопотерь) к текущему уровню цен. Предложены коэффициенты пересчета и таблицы для их определения при различных исходных данных.
В качестве примера на рис.3, рис.4 представлены результаты экономической оптимизации теплозащиты двух вариантов стен малоэтажных жилых зданий в текущих ценах III кв. 2001 г. (вариант 1 – многослойная кладка с эффективным утеплителем из пенополистирола и гибкими связями из стеклопластика, вариант 2 – из мелких газобетонных блоков).
Анализ представленных зависимостей показывает, что при сложившемся соотношении цен на тепловую энергию и СМР, даже в случае одного из самых эффективных конструктивных решений наружных стен – многослойных кирпичных с теплоизоляцией из пенополистирола и гибкими стеклопластиковыми связями, расчетное значение экономически целесообразного сопротивления теплопередаче составляет Rоw = 2,804 м2·°С/Вт, что значительно ниже требуемого по СНиП II-3-79* [1] из условия энергосбережения (Rоreg = 3,658 м2·°С/Вт). Для наружных стен из мелких газобетонных блоков расчетное значение экономически целесообразного сопротивления теплопередаче еще ниже.
Представленные результаты экономической оптимизации теплозащиты ограждающих конструкций свидетельствуют о возможности использования предложенной методики не только для определения экономически целесообразного уровня их теплозащиты, но и для выбора наиболее экономически целесообразных конструктивных решений.
Необходимо отметить, что разработанные ТСН относятся, прежде всего, к проектированию новых и реконструкции существующих зданий. Если рассматривать проблему энергосбережения в целом по региону, особенно с учетом тех задач, которые ставятся в настоящее время в условиях реформирования ЖКХ, то необходимо обращать внимание прежде всего на проблему энергосбережения в эксплуатируемых зданиях, поскольку объемы энергопотребления вновь строящихся и существующего фонда жилых и общественных зданий несопоставимы. И основной задачей в этом плане представляется формирование и обеспечение материальной заинтересованности населения в реализации комплекса энергосберегающих мероприятий.
В этом направлении в настоящее время ведется подготовка
к решению следующих задач:
1. Проведение энергоаудита и паспортизация существующего фонда жилых и общественных зданий.
2. Установление нормативных величин теплопотребления эксплуатируемых зданий (по аналогии с ТСН – в виде нормативного годового расхода тепла на 1 м2 общей площади, или 1 м3 отапливаемого объема).
3. Введение дифференцированных тарифов за экономию или перерасход тепловой энергии по сравнению с установленными нормативами.
4. Введение системы дотаций, налоговых льгот, льготных кредитов и т.п. на реализацию энергосберегающих мероприятий (утепление зданий, реконструкцию и автоматизацию систем теплоснабжения, установку приборов учета тепла и др);
5. Изменение подходов к проектированию систем теплоснабжения и вентиляции зданий с устройством поквартирных вводов, установкой поквартирных приборов учета расхода тепла, герметизацией оконных притворов, устройством регулируемых клапанов приточной системы естественной вентиляции и др.
Реализация данных мероприятий позволит с одной стороны сгладить настороженное отношение населения к проведению реформы ЖКХ, а с другой стороны – даст толчок реальным процессам энерго– и ресурсосбережения, реализуемым как за счет бюджетных средств, так и за счет привлечения средств населения.
ЛИТЕРАТУРА
1. СНиП II-3-79*. Строительная теплотехника / Госстрой России. – М.: ГУП ЦПП, 1998. – 29 с.
2. Шаповалов И.С. Удельные расходы тепла на отопление в жилых домах и блок-секциях. В кн. Тепловая эффективность жилых зданий// Сб.научн.тр. ЦНИИЭПжилища. – М., 1980. – С.3 – 19.
3. Матросов Ю.А, Бутовский И.Н. Стратегия по нормированию теплозащиты зданий с эффективным использованием энергии // Жилищное строительство, 1999, № 1. – С. 6 – 10, № 2. – С. 13 -15, № 3. – С. 8 – 9.
4. Матросов Ю.А., Гольдштейн Д. Новые подходы к энергосбережению в регионах России // ЦЭНЭФ, июль-сентябрь, 1996. – С.4 – 5.
5. МГСН 2.01-99 (ТСН 23-304-99). Энергосбережение в зданиях. Нормативы по теплозащите и тепловодоэлектроснабжению. – Москва, 1999.
6. ТСН 23-317-2000 НСО. Энергосбережение в жилых и общественных зданиях. Нормативы по теплопотреблению и теплозащите. – Новосибирск, 2000. – 64 с.
7. СНиП 10-01-94. Система нормативных документов в строительстве. Основные положения. – М., Минстрой России, 1994. – 22 с.
|
