Энергоэффективность

   Термин "энергоэффективность" означает рациональное использование энергетических ресурсов. Использование меньшего количества энергии для обеспечения того же уровня энергетического обеспечения зданий. Достижение экономически оправданной эффективности использования энергетических ресурсов при существующем уровне развития техники и технологии и соблюдении требований к охране окружающей среды. Эта отрасль знаний находится на стыке инженерии, экономики, юриспруденции и социологии. 

    Для домовладельцев - это значительное сокращение коммунальных расходов, для страны в целом - экономия ресурсов, возможность обходиться без атомных электростанций, для экологии - ограничение выброса парниковых газов в атмосферу.

  Энергоэффективные здания – это здания, потребляющее мало энергии. Количество потребляемой энергии, необходимой для обеспечения всех потребностей, связанных с эксплуатацией здания, т.е. отоплением, горячей водой, охлаждением, вентиляцией и освещением.

     Можно подумать, что с глобальной точки зрения потребление энергии в частном домостроении не так уж и важно. Однако, например у наших соседей, в России, по объёмам энергопотребления жилищный сектор занимает второе место, около 25% от всех энергозатрат страны. Первое, конечно-же, промышленность. В Евросоюзе на жилищный сектор приходится около 35% всех затрат. Конечно же, доля производства весьма высока, и энергоэффективностью в этой отрасли занимаются на высшем уровне, принимая всякие нормы, указы и вводя коэффициенты к налогам. Однако, жилищный сектор занимает тоже значительный процент и за него в ответе только сами граждане. Сегодня наша страна импортирует около 90% от необходимого количества энергоносителей. Специалисты считают, что до 40% можно сэкономить простыми и недорогими способами. Можно подумать, что всё это бессмысслено и ничего не изменит. Давайте посчитаем. На выработку одного кВт·ч электроэнергии необходимо затратить 1,5 кг угля.  Как это проверить? 1 кВт·ч=36 МДж=8600 ккал. Максимальная теоретическая теплотворная способность 1 кг угля=29,3МДж или 7000 ккал. Эта информация есть в любом справочнике и, в частности, в википедии. Делим 8600/7000=1,23 кг. Это теоретическая теплотворная способность угля, практическая же несколько ниже. Жилищный фонд Беларуси, построенный в основном в 1960–1990-е годы, по сравнению с фондом развитых европейских стран с аналогичными климатическими условиями, имеет низкую энергоэффективность. По официальным данным, в нашей стране эксплуатируется более 25 млн. кв. метров общей площади жилья с удельным теплопотреблением более 160 кВт·ч/м² в год. Это 4000 ГВт·ч или, если перевести в уголь - 6 миллионов тонн угля!!! 

   Средние затраты на отопление частных жилых домов составляют 380 кВт·ч/м² в год (не  берём  крайние  случаи, когда  на  отопление  уходит  до 680 кВт·ч/м² в год, а то и более). Один лишь дом площадью 200 м² в год потребит 76 МВт·ч/м², или 114 тонн угля.

    Ну и чем же это нам грозит?  Очень рекомендую посмотреть небольшой, но очень интересный сериал "Космос: Пространство и время", а в частности 12 серию! После неё у вас вряд ли останутся сомнения, что нужно что-то делать и делать нужно нам всем, каждому, хотя бы в своём доме.

 

Итак, что же такое энергоэффективность в масштабе частного дома? 

     Об энергоэффективности дома судят по показателю удельного расхода тепловой энергии на отопление и вентиляцию за отопительный период (кВт·ч/м² или МДж/м²). Для России этот показатель в среднем составляет 350 - 380 кВт·ч/м². Энергопотребление в зданиях старой постройки достигает 600 кВтч/м²год. Это довольно много, для сравнения типичные потери энергии европейских зданий лежат в пределах 100 - 120 кВт·ч/м². В целях ограничения энергопотребления в большинстве европейских регионов современные требования на обогрев зданий составляют 60 кВт/м²год, а к 2020-му году Евросоюз планирует полностью строить дома только нулевого энергопотребления! Но пока у нас на дворе 2018 год и на данный момент у нас в Беларуси существует классификация зданий в соответствии с ТКП 45-2.04-196-2010 (Изменение 3 от 15,09,2015):

• Класс А+ - удельный расход энергии менее 55 кВт·ч/м²;

• Класс А - удельный расход энергии 55 - 64 кВт·ч/м²; 

• Класс В - удельный расход энергии 65 - 91 кВт·ч/м²;

• Класс С - удельный расход энергии 92 - 111 кВт·ч/м²;

• Класс D - удельный расход энергии 112 - 153 кВт·ч/м²;

• Класс E - удельный расход энергии 154 - 230 кВт·ч/м²;

• Класс G - удельный расход энергии 231 и более кВт·ч/м²;

  В соответствии с этим ТКП 45-2.04-196-2010 "Энергоэффективное здание" - это здание, соответствующее по показателю удельного расхода тепловой энергии на отопление и вентиляцию классу А+, А или В.

  С 2007 года каждый дом, продаваемый в Англии и Уэльсе, должен получить рейтинг энергоэффективности. Сертификат Энергетической Эффективности будет обязательной частью Информационного Пакета Дома. Каждый продающийся дом будет осматривать независимый инспектор, который определит рейтинг эффективности дома с точки зрения потребления энергии и выбросов СО2. В нашей стране такой сертификат введут ещё очень не скоро, но работы уже ведутся - создаётся технический регламент по энергоэффективности зданий. Таким образом, лет через 10 - 15 возможно, заложенное сейчас при строительстве дома утепление повысит рейтинг, а значит и стоимость вашего дома. Как утверждают специалисты, стоимость строительства энергоэффективного жилья сейчас на 8 - 12 % выше, чем обычного дома, но дополнительные затраты окупаются в течение 7 - 10 лет.  

  В нашей стране, хоть и с запозданием, но ведутся работы в этом направлении. Так например, переход на энергоэффективное строительство подразумевает возведение с 2014 года жилых домов с уровнем энергопотребления на отопление не более 40 кВт*ч/кв.м в год. Сейчас уже действует ТКП, в пункте 5.15 которого написано: При проектировании наружных ограждающих конструкций вновь строящихся жилых и общественных зданий должен быть обеспечен годовой удельный расход тепловой энергии:

• на отопление и вентиляцию многоэтажных зданий и зданий средней этажности не более 60 кВт·ч/м² при естественной вентиляции;

• на отопление и вентиляцию многоэтажных зданий и зданий средней этажности не более 40 кВт·ч/м² при приточно-вытяжной вентиляции с механическим побуждением и рекуперацией тепла вентиляционных выбросов;

• малоэтажных зданий и коттеджей соответственно не более 110 и 90 кВт·ч/м².

Эти показатели должны быть обеспечены за счет увеличения сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций помещений.

   На 2013 год в Беларуси существовало лишь 10 жилых зданий, построенных с использованием энергоэффективных технологий. Первый не только в Беларуси, но и в странах СНГ энергоэффективный 9-этажный жилой дом появился в Минске в 2007 году. Целью проекта было снизить уровень затрат тепловой энергии на отопление жилого здания до 30 кВт*ч/кв. м. в год, при этом не изменяя уже существующую планировку. Для этого проектировщики применили некоторые технологические решения,  в частности, новый принцип вентиляции жилых помещений, неоднородное (по контуру здания) утепление, что позволило уменьшить разницу в потреблении тепловой энергии для квартир, расположенных в различных частях дома. В квартирах были реализованы система отопления с горизонтальной разводкой, а также автономная автоматизированная система регулирования режимов отопления и воздухообмена с автоматическим климат-контролем. Результаты показали, что средний уровень удельного теплопотребления оказался равным 44 кВт*ч/кв. м в год. Эта цифра оказалась выше расчетного уровня оттого, что средняя температура в помещениях была равна 21°C, а не 18°C, как закладывается при проектировании. Эта информация взята отсюда.

     Ради большего понимания требований энергоэффективности я попытался пересчитать европейские требования в упрощённом понимании на 1 м² стены. Итак, "дом низкого потребления" должен потреблять не более 60 кВт·ч/м²год, что это значит? В году 8760 часов. Посчитаем, сколько энергии может тратиться с 1 м² стены:  60 / 8760=6,8 Вт/м².

В случае с "Пассивным домом" - 15 кВт·ч/м²год, или 1,7 Вт/м². 

Давайте допустим, что температура на улице 0 °С, а в помещении +20°С, иначе ΔT=20.

Теперь эти величины переведём в толщину утеплителя, например, пенополистирола БПС-С 25 (λ=0,035 Вт/(м·K)). 

Мощность потерь P=λ·S·ΔT/L, иначе, толщина утеплителя L=(λ·S·ΔT)/P. Где S=1 м², λ=0,035 Вт/(м·K), ΔT=20.

Для "Дома низкого потребления" толщина утеплителя должа быть не менее P=0.035*20/6.8=10 см.

Для "Пассивного дома" толщина утеплителя должа быть не менее P=0.035*20/1.7=41 см!

Нужно отметить, что эти расчёты приведены исключительно для стены, а реальное здание содержит ещё окна, двери и самое энергоёмкое - вентиляцию. 

    Что же мы можем сделать? Утепляться! А вот что утеплять - необходимо анализировать каждый конкретный случай. Тут нельзя дать точный и универсальный ответ, поскольку вопрос этот комплексный. У кого-то тепло уходит через щели в газобетонных стенах, у кого-то пол по грунту недостаточно утеплён, а кто-то посчитал, что на крышу нужно утеплителя столько же, сколько на стены... Если посмотреть картинки в интернете с теплопотерями, то можно так-же видеть полное разнообразие теплопотерь, как говорится: у кого что болит - тот о том и говорит.