4.4.2. Энергосберегающие мероприятия при разработке проектных решений
Леонид СОКОЛОВСКИЙ Сокращение расходов ТЭР при проектировании// Строительство и недвижимость 2001- №14
Основными мероприятиями для снижения энергоемкости при проектировании зданий и сооружений являются следующие:
при разработке генеральных планов:
- развитие городов с рациональным использованием городских территорий за счет уплотнения застройки, дополнительное жилищное строительство на сложившихся территориях.
- организация замкнутых дворов и внутриквартальных территорий для ликвидации сквозных продуваемых ветром пространств с сохранением принципов организации воздухообмена.
- вынос технологического оборудования на открытые площадки. При этом снижение энергозатрат происходит как в процессе строительства (снижение материалоемкости), так и в процессе эксплуатации (сокращение затрат на отопление, вентиляцию продольного фасада здания).
- осуществление при проектировании максимального блокирования зданий.
при разработке архитектурно-конструктивных решений:
- минимизация отношения площади ограждающих конструкций к общей площади зданий, отношение площади оконных проемов к площади наружных стен не должно превышать 18-20%;
- применение эффективных утеплителей плотностью не более 200 кг/м3 с минимумом теплопроводных включений и стыковых соединений в сочетании с надежной гидроизоляцией;
- применение сертифицированных оконных изделий полной заводской готовности с теплосберегающим стеклом, а также со стеклопакетами, заполненными аргоном, криптоном или другим инертным газом;
- применение энергоэффективных ограждающих конструкций. Предпочтение необходимо отдавать однослойным стенам, обеспечивающим необходимое термическое сопротивление, взамен более трудоемких и энергоемких многослойных;
- ограничение "мокрого" утепления наружных стен при проектировании новых зданий и сооружений, ограничение применения теплоизоляции с внутренней стороны;
- строительство малоэтажных жилых домов из экологически чистых материалов, включая применение соломы;
- максимальное приближение производства отдельных материалов и конструкций к строительной площадке (монолитный каркас, вспененные пластмассы и др.);
- применение новых каркасных систем (сборно-монолитных и монолитных) при проектировании жилых и общественных зданий. Использование принципа разделения функций несущих и ограждающих конструкций, что позволяет при снижении материалоемкости сохранить все их функции;
- устройство вентиляции с рекуперацией тепла уходящего из помещения воздуха;
- использование нетрадиционных источников энергии, таких как энергия солнца, ветра и др;
- управление теплофизическими характеристиками ограждающих конструкций (вентилируемые воздушные прослойки и др.);
- строительство ширококорпусных домов.
при проектировании инженерных систем:
- использование локальных и групповых котельных установок, включая чердачные, децентрализация теплоснабжения при уплотнении застройки;
- поквартирное отопление с применением газовых и электрических водонагревателей;
- поквартирный учет расхода горячей воды и установка приборов регулирования систем отопления;
- применение горизонтальных систем отопления с поквартирным распределением теплоносителя (кольцевая и лучевая разводки);
- применение автоматизированных тепловых пунктов;
- внедрение в практику строительства трубопроводных систем из полимерных материалов, отличающихся долгим сроком службы (более 50 лет), для систем горячего, холодного водоснабжения и канализации;
- применение энергоэффективных систем освещения;
- оснащение систем отопления зданий системой автоматического регулирования теплотехнических параметров;
- регулирование пофасадных систем, для чего предусматривается установка отдельных водонагревателей, насосов или элеваторов с изменяющимся сочетанием сопла;
- осуществление разработки (как части проекта) энергетических паспортов жилых и общественных зданий. Это документы, которые отражают уровень теплозащиты и эксплуатационной энергоемкости зданий в целом.
4.4.3. Энергоэффективные конструктивные системы
Автор Анатолий Ничкасов, Александр Мордич Архитектура и строительство 27.04.2006 Индустриализация строительства жилья на основе сборно-монолитных конструкций — важнейшее направление повышения его эффективности
Современные конструктивные системы зданий должны отвечать следующим требованиям:
1) предоставлять практически неограниченные возможности объемно-планировочного построения и формообразования здания без дополнительных материальных затрат, т.е. быть открытой и универсальной;
2) обеспечивать минимальное материало- и энергопотребление на возведение здания и на этой основе создавать минимальную стоимость его строительства, максимально и полно использовать имеющуюся местную сырьевую и производственную базу;
3) обеспечивать высокий темп возведения зданий, всепогодность строительства при минимальных трудовых затратах, в том числе и в зимних условиях;
4) простыми средствами обеспечивать требуемую тепловую защиту и максимальную энергоэффективность здания при эксплуатации, возможность применения современных регулируемых инженерных систем отопления и вентиляции.
Отмечается [ ], что изложенные выше принципы и требования реализованы в разных вариантах системы жилых и общественных зданий со сборно-монолитными каркасами серии Б1.020.1-7 (АРКОС), разработанных в БелНИИС. Здания этой системы включают сборно-монолитный каркас с плоскими дисками перекрытий и применением многопустотных плит (рис. 1)
Рис. 1. Конструкция сборно-монолитного каркаса системы зданий АРКОС-1: а – общий вид каркаса; б – разрез перекрытия с типовыми сборными многопустотными плитами; в – то же при использовании в перекрытии многопустотных плит безопалубочного формования; 1 – сборные или монолитные железобетонные колонны; 2 – многопустотные плиты (типовые или безопалубочного формования); 3 – несущие монолитные ригели; 4 – связевые монолитные ригели; 5, 6 – консоли для устройства эркеров и балконов; 7 – монолитные участки перекрытий; 8 – вертикальные диафрагмы жесткости (сборные, сборно-монолитные или монолитные)
Многопустотные плиты в каждом перекрытии объединены монолитными железобетонными ригелями, скрытыми в плоскости перекрытий и опертыми на сборные или монолитные колонны. Шаг колонн может быть любого требуемого размера до 7.2–7.6 м как вдоль, так и поперек здания, а сетка колонн может иметь нерегулярную структуру в плане с пролетами переменной величины по любым осям здания.
Особенностью каркаса является учет действия в плоскостях дисков перекрытий распорных усилий по их обеим осям [3], что обеспечивает по сравнению со всеми известными конструкциями перекрытий заметное сокращение расхода металла и бетона. Сборные колонны могут быть как поэтажной разрезки, так и многоэтажными с объединением по высоте посредством бессварных стыков ВИНСТ на болтовых соединениях, разработанных в рамках конструктивной системы. Монтаж колонн не требует применения кондукторов.
Возможности свободной планировки показаны на рис. 2, где на примере одной и той же секции представлена планировка для малогабаритных квартир (а) и чередующаяся по этажам планировка квартир увеличенного метража (б), размещенных вдоль одних и тех же вертикальных коммуникаций здания.
Рис. 2. Пример реализации различных планировочных, чередующихся по высоте решений в одной и той же секции каркасного жилого дома серии Б1.020.1-7: а – вариант при малогабаритных социальных квартирах; б – вариант при коммерческих планировках на заказ
Технические решения каркаса, его элементов и узлов защищены 11 патентами Российской Федерации и 6 патентами Республики Беларусь.
Конструктивная система эффективна как по расходу материалов, так и по темпам строительства. Разработанная технология возведения является всепогодной и позволяет обеспечить темп строительства до 4,0–4,5 и более этажей в месяц. Разработанные в БелНИИС композиции бетонных смесей (рук. проф. Н.П. Блещик) позволяют применять их на стройплощадке без прогрева при температуре воздуха до –10°С включительно, а при различной интенсивности прогрева — и при более низких температурах. Темп набора прочности бетона достаточно высокий, что дает возможность при положительных температурах воздуха к концу вторых суток после начала бетонирования начать демонтаж поддерживающих устройств под перекрытием и переставлять их на готовое перекрытие. При отрицательных температурах демонтаж поддерживающих устройств можно выполнять на 3–5-е сутки. Технология бетонирования позволяет получить любую требуемую прочность бетона в монолитных и сборных элементах.
Разработан сборно-монолитный каркас АРКОС с применением в дисках перекрытий плоских сборных плит кассетного производства ДСК. Этот каркас (рис. 3) включает сборные колонны, сборные железобетонные плиты кассетного производства, монолитные железобетонные ригели обоих направлений.
Рис. 3. Конструкция сборно-монолитного каркаса, выполняемого с применением плоских железобетонных плит кассетного производства ДСК: 1 – колонны; 2 – сборные плоские плиты; 3, 4 – монолитные ригели; 5 – монолитные стыки сборных плит; 6 – закладные детали; 7 – плита балконной консоли; 8 – монолитная стяжка пола
Сборные плиты, попарно размещенные в каждой ячейке перекрытия, объединены в середине пролета посредством выпусков рабочей арматуры по шву омоноличивания и оперты по контуру полками на нижние полки монолитных железобетонных ригелей. Эти ригели в свою очередь жестко объединены с колоннами. В зданиях выше 9 этажей сборные плиты могут дополнительно прикрепляться к ригелям с помощью закладных деталей. При размерах сетки колонн свыше 6,0 м ригели и швы омоноличивания могут быть увеличены по высоте с размещением их верха в стяжке пола. При необходимости ширина ригелей увеличивается с образованием полки, размещаемой в стяжке пола.
Как и в случае каркаса со сборными многопустотными плитами, балконные консоли образуются выносом ригелей и/или шва омоноличивания с соответствующим армированием за наружные ряды колонн. Балконная плита оперта полками по двум сторонам на консоли ригелей и отделена по всей длине от диска перекрытия слоем теплоизоляции.
При средней этажности (до 10–12 этажей) весьма эффективными являются здания с неразрезными дисками перекрытий, опертыми с большим шагом (до 9 м) на поперечные несущие стены, выполняемые из укрупненных бетонных блоков (АРКОС-1а). Как и в каркасных системах, наружные стены и перегородки в этом случае — поэтажно опертые.
Производственный опыт строительства зданий со сборно-монолитным каркасом серии Б1.020.1-7 (АРКОС) показал, что стоимость строительства несущих конструкций здания снижается на 30% с учетом возврата затрат от увеличения площади. Вес несущих конструкций уменьшается на 40%. Более экономично расходуется арматура, ее количество снижается в 1-5 раз. При отсутствии сварных соединений сборка каркаса упрощается и не требует высокой квалификации кадров. Наружные ограждающие конструкции, поэтажно опертые на перекрытия, можно выполнять из малопрочных газо- или пенобетонных блоков низкой плотности и высокой теплоэффективности. Межквартирные и межкомнатные перегородки, ограждения санузлов можно делать каркасно-обшивными или из тех же материалов, что и наружные стены. За счет уменьшения массы здания снижаются затраты на устройство фундаментов. А устройство мансардного этажа вместо чердака позволяет дополнительно снизить стоимость квадратного метра.