Основні принципи енергозбереження будівель та інженерних систем

Енергозбереження як важлива і невід'ємна складова структури економіки країни повинно бути керованим на всіх рівнях економічної політики. Відпо­відно до закону "Про енергозбереження" (Постанова Верховної Ради України № 75 94 від 07.07.1994 р.) [18] основними принципами державної політики у сфері енергозбереження г:

принцип державного керування - створення на державному рівні еконо­мічних і правових умов, що сприяють зацікавленості в енергозбере­женні юридичних і фізичних осіб на практиці.

Важливим с принцип позавідомчого державного контролю за раціональ­ним використанням енергоресурсів та обов'язкова державна експертиза енерго­збереження наявних технологій.

З метою встановлення обов'язкових норм та вимог щодо раціонального використання та заощадження енергоресурсів повинен реалізуватись принцип стандартизацій в галузі енергозбереження.

На всіх стадіях енергозбереження повинен діяти принцип рівноправності постачальників і споживачів енергоресурсів. Виробники енергоресурсів не повинні вирішувати свої проблеми за рахунок споживачів.

На рівні з принципом економічного стимулювання повинен діяти прин­цип економічного впливу (покарання) за нераціональне та марнотратне вико­ристання паливно-енергетичних ресурсів.

Реалізації на практиці енергозаощадження повинен ефективно сприяти принцип концентрації позабюджетних коштів та фінансових засобів загально­державних і місцевих фондів.

Значним резервом у вирішенні проблеми енергозбереження є широке міжнародне співробітництво, що передбачає можливості значної кооперації з країнами зарубіжжя [24].

У Законі про енергозбереження (стаття 7) передбачено також виховання ощадного ставлення до використання паливно-енергетичних ресурсів за допомо­гою навчання і широкої популяризації та пропаганди економічних, екологічних і соціальних переваг енергозбереження та обовязковість знань у цій сфері на всіх посадових осіб, діяльність яких пов'язана з використанням паливно-енергетичних ресурсів. У цьому сенсі важлива також роз'яснювальна робота в найвагомішій сфері енергоспоживання, де витрачається понад ЗО % енергії — будівельному комплексі, особливо в житлово-комунальному секторі [2].

Загальна потреба України в паливі понад 500 млн. тонн умовного палива.

Структуру та частку споживачів енергії в будівельній галузі України наведено нарис. 10.1, 10.2, 103.

Основні напрями енергозбереження наведені на рис. 10.4, 10.5 і 10.6.

Як зрозуміло із рис. 10.4, 10.5 найбільша частка загальних витрат (до 80 %) палива припадає на опалення будівель. Частково це пов'язано з специфікою кліматичних умов України.

Істотні витрати тепла припадають на його виробництво, транспортування, споживання на опалення і гаряче водопостачання.

Ці витрати розподіляються так:

— джерело теплоти, транспортні та розподільчі мережі залежно від тех­нічного стану обладнання, рівня автоматизації і експлуатації - 25-35 %; огороджувальні конструкції будівель - 20-25 %; тепло, що споживає обладнання, розбіжність режимів споживання, особливо в осінній і весняний періоди - 10-15 %.

Перспектива економії палива на опаленні реально може сягнути до 57 %.

Одним із основних напрямків енергозбереження в житлово-комунальному господарстві є конструктивні заходи, пов'язані з підвищенням термічного опору конструкцій огородження за рахунок їх модернізації. Структура тепло­вих втрат крізь окремі елементи одно- (а) і багатоквартирного (б) будинку показана на рис. 10.7.

Величина втрат теплоти крізь огороджувальні конструкції прямо пов'я­зана з показником їх термічного опору: чим менший коефіцієнт теплопро­відності матеріалу стіни або його сполучення з теплоізоляційним шаром (за однакової товщини стіни), тим менші втрати теплоти. Будівельні матеріали (умовно) можуть бути трактовані як додаткове джерело енергії. Одночасно - це джерело може бути дешевшим і більш екологічно чистим [40, 41,42].

Ще донедавна вважали, наприклад, що стіна в півтори цегли (38 см) недостатньо тепла, у дві цегли (51 см) нормальна, а у дві з половиною (64 см) - забезпечує теплозахист будівлі.

Можливості зменшення витрат тепла за рахунок модернізації огороджу- вальних конструкцій будівель наведені на рис. 10.8.

Відповідно до Закону України "Про енергозбереження" [1] введені жорсткі нормативи питомого теплового потоку в системах опалення будівель. Нові нормативні показники передбачають зменшення теплоспоживання будівель до 40 % за рахунок збільшення коефіцієнта термічного опору огороджувальних конструкцій. На рис. 10.9 показані два будинки: будинок А побудований відпо­відно до вимог до 1994 р., і будинок Б побудований відповідно до вимог норм, введених з 1995 р. (будинок утеплений).

Рис. 10.7 Тепловитрати крізь окремі елементи будівлі.

Як зрозуміло із рисунку тепловтрати в теплоізольованому будинку (бу­динок Б) на 46 % менші, ніж в неізольованому будинку (будинок А). Тепло­втрати крізь огороджувальні зовнішні конструкції в безпосередній залежності від коефіцієнта теплопровідності, чим він менший, тим менші тепловтрати [24].

Структура теплових втрат крізь окремі елементи стіни: (утеплені та не утеплені) наведена на рис. 10.10.

Будівлі без утеплення з товщиною стін 0,38; 0,51; 0,64 м відповідно до чинних норм не задовольняють вимоги теплозахисту будівлі.

Подальше збільшення товщини стін не дає відповідного ефекту, тим більше, що такий спосіб економічно невигідний. Ось чому єдиний спосіб зменшення тепловтрат — це застосування ефективних утеплювальних матеріалів. Найефектив­нішим утеплювачем є матеріали з об'ємною масою до 400кг/м³ (пінополістирол, мінеральна вата, газобетон, пінобетон), причому товщина стіни може бути в межах 500 мм. За різних способів

утеплення стін перевагу віддають ізоляції ззовні будинку, уникаючи зрештою теплопровідних включень (зони перекритів, перемичок тощо), часткового зменшення корисної площі приміщень і можливості виконання робіт з утепленням без порушення вигод мешканців.

Рис. 10.8. Зменшення витрат тепла за рахунок модернізації систем огороджувальних конструкцій: 1 - стіни; 2 - вікна; 3 - інші втрати

Раціональним напрямком системи енергозбереження є перехід на нові типи конструкцій огородження з ефективними утеплювачами - металеві панелі типу "сандвічі", самонесучі навісні зовнішні стіни, багатоповерхові будинки системи "теплий будинок" тощо.

Аналізуючи системи утеплення стін, треба відзначити, що теплоізоляція будинку - це не тільки економія тепла, а і спокій, і, тиша у Вашому домі. Вирішення проблеми енергозбереження пов'язане не тільки з теплоізоляцією стін, а також із теплоізоляцією перекриттів, особливо горищних і надпідвальних і покриттів. За рахунок відповідного утеплення перекриттів і покриттів можна зменшити тепловтрати до 15 % [40,41,42].

Важливим напрямком енергозбереження є раціональне використання вікон і балконних дверей, через які втрачається до 50 % тепла, що надходить від системи опалення будівель. Це найбільш теплопровідні місця в системі конструкцій огороджень будівель. Д того ж важливо не тільки ущільнення рам, площа вікон, балконних дверей; подвійне (потрійне) засклення і герметизація простору між шибками, але і тип скла, різна товщина шибок та відстань між ними. За малої відстані між шибками до 20 мм відбувається пряме передавання холоду (тепла), у разі великої відстані більше від 80 мм тепловтратам сприяє явище конвекції. Треба зауважити, що конструкція вікон і балконних дверей впливає не тільки на тепловтрати, а що не менш важливо, на звукоізоляцію приміщень та їх комфорт.

Найперспективнішими конструкціями засклення вікон і балконних две­рей є склопакети із заповненням простору між шибками газами (наприклад, аргоном), які зменшують теплопровідність усього простору і гальмують явище конвекції простору між шибками, а також конструкції з потрійним заскленням та тепловідбивальним покриттям скла.

Проблема підвищення рівня енергозаощадження житлово-комунального комплексу необхідно розглядати як важливу комплексну проблему, пов'язану передусім з енергетичною безпекою країни, охороною навколишнього середо­вища та ощадним використанням наявних природних ресурсів. Це насамперед матеріали та технології зведення будівлі, які повинні мати малу енергоємність, відповідну теплову інертність, звукоізоляцію, вологість та вогнестійкість, відпо­відну теплову інертність, звукоізоляцію, вологостікість та вогнестійкість огоро- джувальних конструкцій.

Аналіз виконаних досліджень [40] свідчить, що основою створення енерго­ощадних будівель є:

• вибір геометричної форми будівель, їх поверховість та відповідної орієнтації щодо сторін світу, з метою пасивного використання соняч­ної енергії, яка забезпечить зниження тепловитрат;

• застосування ефективних конструктивних рішень і матеріалів конструк­цій, які сприятимуть енергозаощадженню будівлі;

• підвищення рівня теплозахисту будівель; використання ефективних систем опалення і теплоносіїв;

• зменшення погреби в теплоенергії за рахунок підвищиення рівня тепло захисту будівель;

• використання ефективних систем опалення і теплоносіїв; забезпечення необхідного повітрообміну за рахунок організованого раціонального притоку-витоку повітря з врахуванням повітропроникності огороджувальних конструкцій; використання нетрадиційних і поновлюваних джерел енергії.

З метою підвищення енергоефективносгі будівель в країнах-членах ЄС розроблена енергетична класифікація будинків згідно з європейськими норма­ми (див. табл. 10.1) [42].

Таблиця 10.1

Енергетична класифікація будинків

Енергетичний клас	Енергетична оцінка	Показники ЕА, кВтгод/(м рік)
А+	Пасивний	До 15
А	Низькоенергетичний	15 до 45
В	Енергоощадний	45 до 80
С	Середньоенергоощадний	80 до 100
О	Середньоенергоємний (задовольняє актуальні вимоги)	100 до 150
Е	Енергоємний	150 до 250
Р	Високоенергоємний	Понад 250