CC BY
10Научно-технический и производственный журнал
-------ЖИЛИЩНОЕ ---
СТРОИТЕЛЬСТВО
УДК 699.86
В.Я. КОТИН, главный специалист архитектурно-технического отдела, Московский научно-исследовательский и проектный институт типологии, экспериментального проектирования (ГУПМНИИТЭП) (Москва)
Каким быть СНиПу по тепловой защите зданий. Развитие и совершенствование норм тепловой защиты зданий
Рассматриваются вопросы развития и совершенствования нормирования тепловой защиты жилых зданий в связи с предпринимаемой актуализацией СНиП 23-02-2003 « Тепловая защита зданий».
Ключевые слова: расход тепловой энергии на отопление, отопительный период, тепловая защита зданий, нормативные документы.
Тепловая защита жилых зданий, проектируемых для строительства в Москве, обосновывается в условиях отсутствия пригодного для работы нормативного документа. В течение последних 13 лет вместо утвержденных в установленном порядке норм действуют постоянно меняющиеся требования Мосгосэкспертизы, которые эта организация публикует в своих информационных бюллетенях и требует учета на правах утвержденных норм.
В письме от 23.12.1999 г. № 2122 в Мосгосэксперти-зу МНИИТЭП сообщил: «С выходом МГСН 2.01-99 «Энергосбережение в зданиях», утвержденных Постановлением Правительства Москвы № 138 от 23.02.1999 г., при обосновании тепловой защиты жилых зданий создалась тупиковая ситуация, характеризующаяся тем, что проекты с высокими показателями теплозащиты, по существу соответствующими II этапу, названные нормы позволяют квалифицировать не соответствующими даже I этапу внедрения мероприятий энергосбережения, как по предписывающему, так и по потребительскому подходу. Это означает, что нормы МГСН 2.01-99 для работы непригодны». В письме говорится о том, что удельный расход тепловой энергии на отопление в течение отопительного периода (УРТЭ) в проектах зданий, на которых Мосгосэкспертиза вывела норматив 95 кВтч/(м2 год), превысил нормируемое значение на 25-30%. С учетом того, что приведенное сопротивление теплопередаче наружных ограждающих конструкций проектов значительно превысило минимально допустимое нормативное значение, близкая к истине мера несоответствия норматива УРТЭ правилам и формулам его расчета оценена в этом письме порядка 34-37%.
МНИИТЭП категорически возражал против ввода в действие промежуточной редакции СНиП 2.01.03 «Тепловая защита зданий», потому что дефекты МГСН 2.01-99 в основном перекочевали в СНиП (письмо МНИИТЭП от 18.02.2000 г. № 65 в Управление развития Генплана и Центр методологии нормирования и стандартизации в строительстве). В окончательной редакции СНиП 23-02-2003 также сохранились основные дефекты МГСН 2.01-99.
Система расчетов СНиП 23-02-2003 неоправданно усложнена и запутана из-за недоработки документа. Она вызывает у проектировщика отторжение. Раздел «Энергоэффективность» (для упрощения здесь используется старое краткое наименование раздела проекта) передается на разработку сторонним исполнителям, и самое плохое в этом то, что проектировщик представления не имеет о тепловой защите здания, автором которого он является. Произошла подмена творческого процесса отыскания оптимального решения тепловой защиты здания, которую в ходе проектирования обязаны выполнять сами авторы проекта, привлечением сторонних лиц для механического выполнения расчетов, после того как проект готов и ничего уже нельзя исправить.
Основной объем работ по выявлению расхода тепловой энергии на вентиляцию в течение отопительного периода отводится расчету расхода тепла на подогрев воздуха, инфильтрующегося через окна и двери лестнично-лифтовых узлов (ЛЛУ) и составляющего в общем объеме расхода тепловой энергии на вентиляцию для случая применения ЛЛУ без поэтажных выходов на балконы от 3 до 5%. С достаточной точностью общий расход тепловой энергии на вентиляцию можно нормировать с помощью повышающего коэффициента к расходу тепловой энергии на вентиляцию квартир, было бы только для этого желание составителей СНиПа. Достоверность расчетов инфильтрации в ЛЛУ сомнительна, поскольку вместо фактических характеристик воздухопроницаемости современных окон и дверей в них используются данные устаревшего СНиП 2.04.05-86 «Отопление, вентиляция и кондиционирование». Расчеты в этой части превращены в бессмысленную процедуру, а их большая трудоемкость, особенно для разноэтажных зданий, сопряжена с повышенной вероятностью ошибок.
К этому еще добавляются дополнительные к СНиПу требования Мосгосэкспертизы, не имеющие к обоснованию тепловой защиты отношения: расчеты ненормируемой мощности системы отопления и сомнительные в методическом
32012
5
ц м .1
Научно-технический и производственный журнал
плане расчеты показателей базового потребления системы отопления за отопительный период и экономии тепла от применения эффективной системы авторегулирования отопления.
Фактический расход тепловой энергии на отопление здания в течение отопительного периода значительно превышает расчетный и нормируемый расходы (проблема «бумажной экономии»).
В письме Москомэкспертизы от 03.09.2009 г. № МКЭ - 2/1403 мэру Москвы Ю.М. Лужкову указывалось, что экономия тепловой энергии в построенных и капитально отремонтированных жилых домах реально не достигает расчетной величины [1]. В приложении к письму отмечено, что экономия тепловой энергии на отопление в течение отопительного периода реализуется только на одну треть; фактический расход тепла на отопление составляет 143 кВт.ч/(м2.год), что в 1,5 раза выше нормируемого 95 кВтч/(м2год). При этом данное явление вообще не связывалось с нормативами УРТЭ, которые, как отмечено выше, занижены на 34-37%. Занижение нормативов подтверждается тем, что в итоге ряда изменений правил расчета УРТЭ в сторону снижения примерно на 20% (отмена повышающего коэффициента к трансмиссионным тепло-потерям 1,13; снижение показателя ГСОП, градусо-сутки отопительного периода, с 5027 до 4943, а затем до 4600 оСсут); повышение норматива бытовых теплопоступлений с 10 до 17 Вт/м2) не произошло соответствующего снижения базового значения норматива УРТЭ, и он все еще остается для жилых зданий высотой более 11 этажей на уровне 95 кВт.ч/(м2.год).По данным д-ра техн. наук Г.П. Васильева, фактическое потребление тепловой энергии на отопление жилых зданий при нормативе 95 кВтч/(м2год) составляет 160 кВт.ч/(м2.год) и более [2].
Многочисленные предложения МНИИТЭП по устранению дефектов МГСН 2.01-99 и СНиП 23-02-2003 и по их совершенствованию в ходе разработки и после выхода, а также в публикациях в профессиональной печати оставлены авторами норм без внимания. В их числе предложения по оценке эффективности тепловой защиты ограждающих конструкций здания как единого целого, по отказу от нормирования УРТЭ жилых зданий в расчете на 1 м2 площади квартир, от ненужных промежуточных показателей-паразитов (условных инфильтрационных коэффициентов) и не относящихся к тепловой защите показателей; по нормированию кратности воздухообмена жилых зданий с пересмотром заниженных нормативов воздухообмена; дополнению норм элементами упрощенного метода обоснования тепловой защиты с отказом от трудоемких расчетов инфильтрации наружного воздуха через окна и двери ЛЛУ; максимальному сокращению номенклатуры показателей энергетического паспорта и др.
Авторы МГСН 2.01-99 и СНиП 23-02-2003 распространяют мифы, мешающие видеть дефекты норм. Например, о том, что российские территориальные нормы наиболее близки к немецким EnEV [3], в то время как ничего общего в подходах к обоснованию тепловой защиты в сравниваемых нормах нет [4].
Самый свежий миф содержится в [5] о том, что якобы недопустимо использовать показатели отапливаемого объема и площади отапливаемых помещений в нормировании УРТЭ жилых зданий. Эти показатели в течение многих лет неизменно используются в обновляемых редакциях
норм ФРГ, в которых вообще нет понятия площади квартир и площади жилых помещений. Эти показатели использовались также в ранее действовавших московских нормах МГСН 2.01-94 (в показателе удельной тепловой характеристики здания), промежуточной редакции норм тепловой защиты СНиП 2.01.03, а также используются в действующем СНиП 23-02-2003 (первая строка табл. 9). После выхода МГСН 2.01-99 предпринимались попытки объективного нормирования УРТЭ в расчете на 1 м3 отапливаемого объема здания, однако Мосгосэкспертиза в своем Информационном бюллетене № 1 (8), 2004 г., потребовала применения ошибочного показателя «площадь квартир». В этом же Информационном бюллетене утвержденные нормативы УРТЭ для общественных зданий СНиП 23-02-2003 в расчете на 1 м3 отапливаемого объема были заменены нормативами, основанными на полезной площади. Показательно, что в московских областных нормах ТСН НТП-99 МО «Нормы теплотехнического проектирования гражданских зданий с учетом энергосбережения», составленных без участия автора интервью в [5], нормирование УРТЭ жилых зданий предусмотрено верно (в расчете на отапливаемую площадь здания), в то время как в нормативных документах, разработанных с его участием, сохраняется путаница.
Проект актуализированной редакции СНиП 23-02-2003, разработанный в НИИСФ РААСН, апробирован на массовых московских сериях жилых зданий П44Т, П3М, П46М. С его выходом в свет проектировщик получит документ, пригодный для обоснования тепловой защиты жилых зданий, с которым он сможет работать самостоятельно и в процессе проектирования оперативно анализировать объемно-планировочные и конструктивные решения. В проекте актуализированной редакции нашел отражение ряд предложений МНИИТЭП по совершенствованию норм и устранению явных дефектов, которые не были услышаны бывшими составителями МГСН 2.01-99 и СНиП 23-02-2003.
В проекте актуализированной редакции:
- в рамках гармонизации с европейскими нормами предусмотрено нормирование удельной теплозащитной характеристики наружных ограждающих конструкций Вт/(м3оС) как единого целого. Это обеспечивает прозрачность удельной (базовой) тепловой характеристики здания и, кроме того, позволяет снижать приведенное сопротивление теплопередаче одних конструкций за счет повышения этого показателя других конструкций;
- устранено ошибочное нормирование УРТЭ в расчете на 1 м2 площади квартир.
В нормативном документе по тепловой защите необходимо объединить все отапливаемые помещения жилого здания (жилые, подсобные, внеквартирные).
В [6] показано, что «площадь квартир» вообще недопустимо использовать не только в одном из взаимозаменяемых нормативов, но и в единственном нормативе УРТЭ;
- предусмотрен алгоритм, обеспечивающий в сравнении со СНиП 23-02-2003 большую точность расчета теплового потока при разности температур внутреннего и наружного воздуха 10оС и теплозащитной характеристики здания с учетом различий в нормируемых температурах помещений. Система расчетов предусмотрена в упорядоченной табличной форме, позволяющей проек-
Научно-технический и производственный журнал
тировщику оперативно анализировать объемно-планировочные и конструктивные решения в процессе проектирования;
- предусмотрен упрощенный способ расчета массы ин-фильтрующегося воздуха в ЛЛУ жилых зданий, что во много раз сокращает расчеты и повышает их достоверность;
- плотность воздуха в расчетах расхода тепловой энергии на вентиляцию принята при температуре наружного воздуха вместо неверно принятой в СНиП 23-02-2003 при средней температуре внутреннего и наружного воздуха;
- тепловой баланс «теплого» чердака и технического подполья (подвала) и эквивалентные приведенные сопротивления теплопередаче перекрытия под «теплым» чердаком и цокольного перекрытия предусмотрено рассчитывать в условиях среднезимней температуры вместо неверно принятой в МГСН 2.01-99 температуры наиболее холодной пятидневки;
- тепловой баланс здания выражен в наглядной форме в виде составляющих удельной тепловой характеристики здания.
Следует также сказать о незатронутых моментах нормирования тепловой защиты жилых зданий в проекте актуализированной редакции СНиП 23-02-2003.
Нормирование воздухообмена, бытовых теплопоступ-лений и теплопоступлений от солнечной радиации по существу не отличается от СНиП 23-02-2003. Все составляющие удельной (базовой) тепловой характеристики здания учитываются по тем же правилам, что и составляющие теплового баланса СНиП 23-02-2003. Нормируемые удельные (базовые) тепловые характеристики зданий корреспондируются с удельным расходом на отопление жилых зданий в расчете на 1 м3 отапливаемого объема в табл. 9 СНиП 23-02-2003. По существу в этих позициях не произошло никаких изменений, что на этом этапе следует оценивать положительно.
В ходе совершенствования норм особое внимание следует уделить нормированию воздухообмена жилых зданий, который представляется сильно заниженным. Кратность воздухообмена не нормируется, а по расчетам, как правило, не достигает 0,5 ч-1, а в отдельных случаях не достигает даже 0,3 ч-1. В среднезимних условиях воздухообмен нормируется таким же, как в условиях наиболее холодной пятидневки, по которым рассчитывается отопительная система здания. Решение проблемы может потребовать значительного времени, возможно, пересмотра санитарных норм и дополнительного изучения зарубежного опыта.
Если ограничиться опытом ФРГ, то кратность воздухообмена при обосновании тепловой защиты жилых зданий следует принять 0,6 ч-1 для случаев, когда предусматриваются натурные испытания воздухопроницаемости наружных ограждающих конструкций при разности давлений 50 Па, и 0,7 ч-1, когда такие испытания не предусматриваются. Об этих нормативах в создавшихся условиях значительного превышения фактического расхода тепловой энергии на отопление в сравнении с расчетным расходом не следует забывать.
После решения вопроса нормирования воздухообмена и бытовых теплопоступлений, которое завышено и требует уточнений, представится возможность отказаться
от ступенчатого нормирования удельных (базовых) тепловых характеристик здания и заменить его плавной зависимостью от отапливаемого объема здания, как это принято для удельной теплозащитной характеристики здания.
Дальнейшее совершенствование норм предполагает также проведение критического анализа принятого в СНиП 23-02-2003 способа учета составляющих теплового баланса в расходе тепловой энергии на отопление здания в течение отопительного периода.
После длительного отсутствия пригодного для работы нормативного документа необходимо как можно скорее ввести в действие актуализированную редакцию СНиП 23-02-2003 НИИСФ РААСН, которая является надежной базой для дальнейшего развития и совершенствования норм тепловой защиты зданий.
ГУП МНИИТЭП письмом от 02.11.2011 № 040-02-2458/1 в НИИСФ РААСН одобрило актуализированную редакцию СНиП 23-02-2003 для утверждения в установленном порядке.
Автор интервью в [5] сообщил о своем несогласии с актуализированной редакцией СНиП 23-02-2003 НИИСФ РААСН, предложил разработать СНиП заново в другом составе исполнителей, а также предложил свою альтернативную редакцию документа. По этому поводу уместно напомнить о явных дефектах, допущенных в нормативных документах прежним составом исполнителей с участием автора интервью в [5], каковыми, в частности, являются:
1. Путаница в терминологии и правилах расчета площадей, в расчете на которые был установлен один и тот же норматив УРТЭ:
- площадь квартир в СНиП 23-02-2003, п. 5.12;
- общая площадь квартир в МГСН 2.01-99, п. 3.5.7;
- площадь отапливаемых помещений в СП 23-101-2000 «Проектирование тепловой защиты зданий» п. 13.13, проекте СНиП 2.01.03, п. А.1;
- площадь жилого здания без летних помещений, учтенная с понижающим коэффициентом 0,95 в Пособии к МГСН 2.01-99. Вып. 1, в примере обоснования тепловой защиты здания серии П44;
- площадь жилого здания без летних помещений в первой строке табл. 9 СНиП 23-02-2003 (по умолчанию). Если за единицу принять «площадь жилого здания без
летних помещений», определяемую по СНиП 2.01.08-89* как суммарная поэтажная площадь, измеренная по внутренним габаритам наружных стен, то соотношение вышеназванных показателей площадей выразится примерно следующим рядом 0,7:0,72:0,95:0,95:1.
2. Путаница в температурах воздуха, при которых учитывается его плотность в расчетах расхода тепловой энергии на вентиляцию в течение отопительного периода:
- внутренней температуре помещений в МГСН 2.01-99, п. 3.5.3;
- средней температуре внутреннего и наружного воздуха в СНиП 23-02-2003, п. Г.3;
- температуре наружного воздуха в СП 23-101-2000. Приложение В.
3. Путаница в площадях помещений, по которым нормируются бытовые теплопоступления:
- площадь жилых помещений в МГСН 2.01-99 п. 3.5.6 и СНиП 23-02-2003 п. Г.6;
- площадь жилых помещений и кухонь в СП 23-101-2000. Приложение В.
3'2012
7
ц м .1
Научно-технический и производственный журнал
То и другое неверно, поскольку бытовые теплопосту-пления зависят от расчетного количества жителей, которое в свою очередь определяется по площади квартиры.
4. Поспешный ввод в действие норм МГСН 2.01-99 без учета в формуле (3.9) декларированного в п. 3.3.2 «типа, эффективности и метода регулирования используемых систем отопления и вентиляции».
5. Учет коэффициента влияния встречного теплового потока (п. 3.5.3. МГСН 2.01-99) в формуле (3.6) ко всей массе вентилируемого воздуха вместо части ее, инфильтру-ющейся через светопрозрачные ограждения. Цена ошибки: занижение УРТЭ для случая применения окон с раздельными створками на 10%; для случая применения окон с раздельно-спаренными створками - на 20%. Этот дефект имеется также в СП 23-101-2000. Приложение В.
Сразу же после ввода в действие МГСН 2.01-99 выяснилось, что это мертворожденный документ, непригодный для работы. По поводу дефектов МГСН 2.01-99 в МНИИТЭП 12.04.1999 г. было проведено совещание с участием ответственных разработчиков норм, представителя заказчика работы и ведущих специалистов института. Несмотря на детальное освещение обнаруженных дефектов, они не только не были устранены, но перекочевали в СНиП.
6. Ошибка МГСН 2.01-99 в нормировании УРТЭ жилых зданий. Вместо устранения ошибки и переутверждения норм в установленном порядке Мосгосэкспертиза предложила (а точнее узаконила письмом от 12.05.1999 г. № МГЭ-30/574) понижающий коэффициент 0,75 на неодновременное проветривание квартир к расходу тепловой энергии на вентиляцию в течение отопительного периода, обосновывая этот коэффициент «нормами Германии», в то время как в нормах тепловой защиты зданий ФРГ (Warmeschutzverordnung»95) ничего этого не было. Цена мифа, мешающего видеть дефект норм, - занижение УРТЭ на 20%.
7. Поспешный выпуск вскоре после выхода МГСН 2.01-99 вдогонку к нему Пособия [7], где к прежним дефектам добавились новые, в их числе понижающий коэффициент 0,75 на вентиляцию, о котором сказано выше, и непригодная для работы электронная версия энергетического паспорта жилого здания, заблокированная по паролю от возможных случайных и преднамеренных изменений. Обеспечивая неверный учет встречного теплового потока и неправомерный понижающий коэффициент на вентиляцию, Пособие к МГСН 2.01-99 позволяет квалифицировать соответствующими нормам жилые здания с искусственно заниженным УРТЭ до 35%. Пособие [7] к МГСН 2.01-99 также оказалось мертворожденным, непригодным для работы документом.
8. Несоответствие нормируемого УРТЭ жилых зданий правилам и формулам для его подсчета. Нормативы УРТЭ непрозрачны. Неизвестно, какая доля в них заложена на трансмиссионные теплопотери. Даже при ограждающих конструкциях с повышенными по отношению к нормам теплозащитными характеристиками показатели УРТЭ здания превышают нормируемые значения. Например, при обосновании тепловой защиты самой массовой московской серии П44Т на примере 17-этажного дома - представителя с повышенной тепловой защитой оболочки и близким к рекомендуемому нормами показателем компактности проявились заниженный норматив УРТЭ и заниженный воздухообмен. В разделе «Энергоэффективность» сторонние испол-
нители вместо 768 проживающих по утвержденному проекту учли только 660 чел.
Согласование Мосгосэкспертизой этой серии в 2005 г. означает признание по умолчанию допущенного дефекта норм.
9. Декларируемая возможность понижения приведенного сопротивления теплопередаче наружных ограждающих конструкций в СНиП 23-02-2003 п. 5.13, которую нельзя реализовать из-за несоответствия нормируемого УРТЭ жилых зданий правилам и формулам для его расчета.
Сказанное свидетельствует о том, что так называемый потребительский подход к обоснованию тепловой защиты жилых зданий пока еще остается мифом. Составители СНиП 23-02-2003 не проявили себя специалистами в области нормирования тепловой защиты здания как комплексной энергетической системы. Поэтому заявлением в [5] о некомпетентности коллектива НИИСФ РААСН, который смог впервые создать проект качественного нормативного документа по рассматриваемому опросу, автор интервью в [5] проявил свой непрофессионализм.
Недопустимо утверждать альтернативную редакцию, поскольку из интервью ее автора в [5] следует, что под предлогом дальнейшего совершенствования норм и повышения энергетической эффективности после МГСН 2.01-99 нам предложен очередной миф, рассчитанный на сокрытие допущенных дефектов норм и на сохранение существующего положения, когда вместо норм будут действовать требования органов экспертизы, вместо авторов проекта тепловую защиту зданий будут обосновывать сторонние исполнители, а ожидаемая экономия тепловой энергии будет ре-ализовываться уже не как сейчас, на одну треть, а в условиях дальнейшего повышения теплозащитных характеристик наружных ограждающих конструкций при сохранении сильно заниженного нормирования воздухообмена и завышенных нормативов бытовых теплопоступлений, как показывают расчеты [1], лишь на 5%.
Список литературы
1. Котин В.Я. Анализ теплового баланса жилых зданий по проектам московских серий // Жилищное строительство. 2012. № 1. С. 19-21.
2. Васильев Г.П. Нужен ли энергосбережению контроль? // АВОК. 2011. № 6. С. 4-8.
3. EnEV, Vom 16. November 21. Verordnung über energiesparenden Wärmeschutz und energiesparende Anlagentechnik bei Gebäuden (Energieeinsparverordnund - EnEV).
4. Котин В.Я. Нормы тепловой защиты зданий: мифы и реальность // Промышленное и гражданское строительство. 2009. № 8. С. 54-58 (ч. 1). № 9. С. 42 (ч. 2).
5. Дискуссионный вопрос: каким быть СНиПу по тепловой защите зданий? (Интервью вице-президента АВОК В. Ливчака) // Строительная газета. 2011. № 40. С. 5.
6. Котин В.Я. Об использовании показателей объемов и площадей жилых зданий в удельных эксплуатационных расходах энергоносителей // Промышленное и гражданское строительство. 2010. № 12. С. 27-28.
7. Пособие к МГСН 2.01-99. Энергосбережение в зданиях. Вып. 1. Проектирование теплозащиты жилых и общественных зданий. М.: ГУП «НИАЦ», 2000.
