CC BY
73
строительная теплофизика и энергосбережение
Проблемы энергосбережения в России. Современные требования к системам оконного и фасадного остекления зданий
Л.В. Пчелинцева, С.И. Тихомирнов
Время, когда можно было говорить о неограниченных природных запасах углеводородного сырья и «бесконечных» возможностях природы по саморегулированию экологической обстановки прошло. На сегодняшний день стоит задача сохранения окружающей среды и, прежде всего, источников нефти, природного газа и конденсата (топливно-энергетического комплекса) углеводородного сырья для ТЭК для последующих поколений. В последнее время в области строительства инвесторы, девелопе-ры и генподрядчики все отчетливее стали осознавать необходимость повышения энергоэффективности зданий различного назначения, прежде всего общественных, административных и жилых.
В силу природно-климатических особенностей России, проблема энергосбережения и энергоэффективности в строительстве и ЖКХ стоит наиболее остро. Внедрение новых энергосберегающих технологий, материалов, изделий и конструкций, модернизация оборудования, являются для России стратегической задачей на средне- и долгосрочную перспективу, что является гарантом национальной безопасности. Наша страна не только один из крупнейших производителей и транзитеров энергоресурсов в мире, но и один из самых не эффективных их потребителей. По мнению экспертов, современная экономика России энергорасточительна. В докладе директора Департамента ТЭК Минпромэнерго РФ Анатолия Яновского на российско-германском форуме по энергоэффективности (13 апреля 2007 г.), отмечается, что тема энергоэффективности нашла свое отражение в решениях «Большой восьмерки» (Генуя, 2001 г., Эвиан, 2003 г., Си-Айленд, 2004 г., Глениглс, 2005 г.), включая Саммит в Санкт-Петербурге в 2007 году.
Эта тема является обязательной частью Энергодиалога Россия — ЕС, ведущегося с 2001 г., и содержится в разработанных Комиссией Европейских Сообществ документах «Энергетического пакета» по формированию энергетической стратегия Евросоюза, включая «Дорожную карту» в области возобновляемой энергетики, а также в Плане действий на период 2007—2009 гг., принятом Европейским Советом в марте 2007 г.
По оценкам экспертов энергоемкость ВВП Рос-
сии (при расчете его по паритету покупательной способности валют1) превышает среднемировой показатель в 2,3 раза, а по странам ЕС — в 3,1 раза.
Основные векторы программы энергосбережения сформированы в документе «Энергетическая стратегия России на период до 2020 года», где отмечается необходимость повышения энергетической эффективности как важнейшего направления всей экономической политики государства. Достижение и реализация этого ориентира обеспечивается в рамках рационального недропользования, развития внутренних рынков, региональной и внешней энергетической политики страны. В рамках системы учета и контроля энергопотребления предстоит обеспечить более полный надзор за рациональным и эффективным расходованием ТЭР (топливно-энергетических ресурсов), развитием института добровольной сертификации, а также совершенствование строительных норм, правил и порядка государственной экспертизы проектов в части энергоэффективности. Это позволит сократить потребление ТЭР на 10—15%.
По оценкам экспертов, существующий потенциал энергосбережения составляет 360—430 млн. тут, или около 40-45% текущего потребления энергии, из них:
33% — сосредоточены в ТЭК (в т.ч. треть в электроэнергетике и теплоснабжении);
32% — в промышленности, в том числе в строительстве;
26% — в жилищно-коммунальном хозяйстве.2
С первых шагов становления России, как суверенного государства, первостепенное значение в деятельности Президента и Правительства РФ придавалось вопросам обеспечения народного хозяйства и населения топливом, электрической и тепловой энергией, для практического решения которых и в целях предотвращения чрезвычайных ситуаций
1 Паритет покупательной способности (ППС) представляет собой количество единиц валюты, необходимое для покупки сопоставимого стандартного набора товаров и услуг, который можно купить за одну денежную единицу базисной страны ( или одну единицу общей валюты группы стран).
2 Яновский А. доклад на Российско-Германском форуме по энергоэффективности. 13 апреля 2007 г.
строительная теплофизика и энергосбережение
в стране была образована правительственная Комиссия по оперативному регулированию обеспечения топливом, электрической и тепловой энергией:
• постановление Правительства РФ от 29 сентября 1992 г. №751 «О мерах по обеспечению народного хозяйства и населения РФ топливом, электрической и тепловой энергией в осенне-зимний период 1992-1993 годов»;
• май 1995 года «Основные направления энергетической политики и структурной перестройки топливно-энергетического комплекса РФ на период до 2010 года» (указ президента РФ от 7 мая 1995 г. №472);
• Федеральный закон «Об энергосбережении» от 3 апреля 1996;
• Постановление Правительства РФ от 24 января 1998 г. №80 Федеральная целевая программа «Энергосбережение России» на 1998-2005 годы;
• изменения №3 в СНиП 11-3-79* «Строительная теплотехника» (постановление Минстроя России от 11 августа 1995г. №18-81);
• изменения №4 в СНиП 11-3-79* «Строительная теплотехника» (постановление Минстроя России от 19 января 1998г.№18-8);
Апофеозом развития энергосберегающей политики в России стал принятый в ноябре 2009 года ФЗ «Об энергосбережении и повышении энергетической эффективности...». Закон направлен на создание правовых, экономических и организационных основ для повышения энергетической эффективности и стимулирования (и это сделано практически впервые) энергосбережения в РФ.
В законе установлены и сформулированы такие основные понятия, как энергетические ресурсы, энергосбережение, повышение энергетической эффективности, класс энергетической эффективности, энергетическое обследование (аудит), энергетический паспорт, государственный энергетический реестр и др (статья 2).
В законе (статья 4) предусмотрены меры государственного регулирования в области энергосбережения и повышения энергетической эффективности, заключающиеся в следующем:
1. установление ограничений запрета на производство в целях реализации на территории РФ и оборот в РФ товаров (продукции) с низкой энергетической эффективностью;
2. установление требований к энергетической эффективности зданий, строений и сооружений (отметим, что термин строения появляется в законе впервые), требований к проведению обязательного энергетического обследования, требований к энергетическому паспорту, введение государственного энергетического реестра;
3. установление требований к проведению мероприятий по энергосбережению и повышению энергетической эффективности в жилищном фонде;
Отметим, что в законе впервые сформулированы обязательные требования к содержанию общего имущества в многоквартирном доме.
Полномочия в области энергосбережения возложены на правительство РФ, Федеральные региональные органы исполнительной власти, а также органы местного самоуправления. В частности к полномочиям правительства РФ относится определения перечня товаров в технической документации, на маркировке, этикетке которых должна содержаться информация об их энергетической эффективности, установления требований к правилам определения классов энергетической эффективности товаров, а также зданий, строений и сооружений (см. статью 6).
В законе (статья 6 п.2) к полномочиям федеральных органов исполнительной власти, в частности относятся: определение требований к показателю класса энергетической эффективности многоквартирного дома.
Закон предусматривает повышенные требования к энергоэффективности зданий, строений и сооружений, а также к отдельным элементам строительных конструкций, изделиям и материалам. Эти требования также сформулированы впервые.
Интересно более подробно рассмотреть требования к обороту товаров, сформулированные в статье 9 закона. Товары отечественного производства и импортированные товары должны содержать информацию об их энергетической эффективности в технической документации, прилагаемые к товару маркировки, этикетки. Дата выполнения указанного требования должна быть установлена правительством РФ.
Важно, что согласно закону, определение класса энергетической эффективности и информации об энергетической эффективности товара должно осуществляться производителем (импортером) в соответствии с правилами, утвержденными уполномоченным федеральным органом исполнительной власти, а требования к данным правилам устанавливаются Правительством РФ.
В п.3 статьи 9, статье 10 закона установлено: «В целях повышения энергетической эффективности экономики Российской Федерации федеральными законами могут быть установлены ограничения (запрет) на оборот на территории Российской Федерации объектов с низкой энергетической эффективностью, при условии введения в оборот аналогичных по целям использования объектов с большей энергетической эффективностью в количестве, удовлетворяющем спрос».
П.4. Статья 10. Определение класса энергетической эффективности и иной информации об энергетической
446 3 2010
строительная теплофизика и энергосбережение
эффективности товара осуществляется производителем (импортером) в соответствии с утвержденными уполномоченным федеральным органом исполнительной власти правилами. Требования к правилам устанавливаются Правительством Российской Федерации.
Для нас наибольший интерес представляет статья 11, где сформулированы требования к зданиям, строениям и сооружениям. Так в п.2 установлено, что: «Требования по энергетической эффективности зданий, строений сооружений должны включать в том числе: показатели, характеризующие удельный расход энергетических ресурсов в здании, строении, сооружении».
Применительно к зданиям и сооружениям, продукция, к которой в первую очередь должны быть применены показатели по энергоэффективности, относятся системы остекления оконных проемов наружных ограждающих конструкций зданий.
Важно отметить, что главным потребителем энергии в нашей стране является строительство. Строительная отрасль потребляет около 60% всего добываемого жидкого, твердого, газообразного топлива, идущего на внутренние нужды. Национальная энергетическая безопасность государства зависит от строительства [1] .
В России здания работают в условиях суровых зим и требуют в несколько раз большего расхода энергии, чем в Европе и Америке.
Так же при разработке энергетической политики необходимо учитывать и новые тенденции в отрасли. Мировая архитектура в конце ХХ-начале XXI века перешла к качественно новому этапу: использование стекла как строительного конструкционного материала в больших масштабах, в зданиях и сооружениях с большими площадями остекления. Стекло теперь не просто входит в состав оконных блоков, но принимает исключительно важное участие во всех архитектурно-строительных элементах зданий, в том числе при формировании облика оболочки здания в некоторых случаях даже как несущая конструкция, позволяя архитекторам воплощать самые современные идеи.
Современная светопрозрачная конструкция (СПК), будь то обычное окно, витражи или фасадная система — это неотъемлемая составная часть здания.
Решение задачи экономии топливно-энергетических ресурсов тесным образом связано с вопросом применения эффективных СПК. Теплопотери через такие конструкции достигают в жилищно-гражданс-ком строительстве 50%, а в отдельных общественных зданиях — 80 [1]. СПК являются наиболее слабым звеном в теплозащите наружного ограждения.
Эффективные технологии энергосберегающих окон на сегодняшний день в России развиты слабо.
Отметим так же, что формирование современ-
ного архитектурно-художественного облика застройки невозможно без применения СПК конструкций. Повышение теплотехнических качеств остекления, наружных остекленных дверей и витражей позволяет сократить потери тепла от общих в здании до 3040 %. В настоящее время отечественные производители наладили выпуск современных переплетов для СПК из ПВХ-профилей, дерева, алюминия, дерево-алюминия. Однако при условии ежегодной замены остекления в существующих домах (5 % в год) и установки таких СПК во вновь строящихся зданиях потребности регионов Российской Федерации в современных СПК возрастут в 5-7 раз.
(Архитектура и ресурсосбережение.
Л.В.Хихлуха — академик-секретарь отделения
архитектуры РААСН).
Переход на новый уровень энергоэффективности не возможен без внедрения новых материалов и технологий, в том числе современных энергоэффективных степлопакетов и специальных стекол.
Нельзя забывать, что увеличивая теплозащиту зданий и получая при его эксплуатации определенную экономию тепла, мы не должны делать затраты на создание оболочки здания несоразмерными с сэкомомленой тепловой энергией. Повышение уровня теплозащиты, без снижения светотехнических свойств является очень важной задачей. Не нужно забывать, что основным назначением окна в первую очередь является обеспечение помещения естественным светом. А также акустический и тепловой комфорт.
На сегодняшний день в РФ существует ограниченный набор нормативных требований касающихся систем остекления и их теплофизических свойств.
СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий» прошел ряд изменений, начиная с 1979 года. Изменение №4 СНиП 11-3-79* «Строительная теплотехника» в сторону ужесточения требований к нормируемым значениям сопротивления теплопередаче м2 • °С/Вт, ограждающих конструкций (окон и балконных дверей, витрин и витражей в том числе);
ГОСТ 23166-99 «Блоки оконные»;
ГОСТ 24866-99 «Стеклопакеты клееные строительного назначения»;
4.04-94 МГСН «Многофункциональные здания и комплексы»;
МГСН 4.19-2005 «Временные нормы и правила проектирования многофункциональных высотных зданий и зданий-комплексов в городе Москве»;
территориально-строительные нормы субъектов РФ.
Для примера приведем следующие данные:
Согласно МГСН 4.19-2005 п.7.9.:
Нормируемое сопротивление теплопередаче светопрозрачных ограждений К в жилых помещениях при площади остекления здания не более
строительная теплофизика и энергосбережение
18%, а в общественных не более 25%, должно приниматься по СНиП 23-02-2003. Если площадь све-топрозрачных ограждений превышает указанные значения, то Rreq окон (кроме витрин, витражей и навесных светопрозрачных конструкций) должно быть не менее 0,56 (м2 • °С)/Вт. Приведенное сопротивление теплопередаче витрин, витражей и навесных светопрозрачных конструкций не должно быть менее 0,65 (м2 • °С)/Вт.
Требования к микроклимату помещений сформулированы в Федеральном законе от 30 декабря 2009 г. № 384-Ф3 «Технический регламент о безопасности зданий и сооружений»: «в проектной документации здания или сооружения должны быть определены значения характеристик ограждающих конструкций и приняты конструктивные решения, обеспечивающие соответствие расчетных значений следующих теплотехнических характеристик требуемым значениям, установленным исходя из необходимости создания благоприятных санитарно-гигиенических условий в помещениях: сопротивление теплопередаче ограждающих строительных конструкций здания и сооружения, теплоустойчивость ограждающих строительных конструкций в теплый период года и помещений здания или сооружения в холодный период года и др.»
Одним из важнейших этапов в направлении создания современных и экономичных способов решения проблемы энергосберегающих светопрозрач-
ных конструкций стало изобретение энергоэффективных стекол: теплосберегающих, солнцезащитных и стекол нового поколения: мультифункциональных.
В качестве примера можно привести наиболее популярные энергосберегающие стеклол производства японского концерна ДОС:
1) Низкоэмиссионное (энергосберегающее) стекло Р!ап1Ье! Тор Ы+ представляет собой лист полированного стекла Р!ап1Ье!, на одну из сторон которого нанесено специальное покрытие, состоящее из нескольких слоев оксидов редкоземельных металлов. Продукт был специально разработан для использования в стеклопакетах, которые отличаются повышенными показателями теплоизоляции. Низкоэмиссионные стекла имеют высокую светопропускающую способность и прозрачность, но при этом обладают способностью отражать тепловую энергию.
Визуально Р!ап1Ье! Тор Ы+ ничем не отличается от обычного прозрачного стекла, но его применение заметно снижает уровень потерь тепла, обеспечивая весьма ощутимое сокращение расходов на отопление. Так, например, в случае применения энергосберегающего стекла приведенное сопротивление теплопередаче однокамерного стеклопакета составляет Ro = 0,58—0,62 м2 • °С/Вт, а в случае заполнения камеры стеклопакета аргоном данный показатель повысится до Ro = 0.65—0,68 м2 • °С/Вт. Для сравнения: сопротивление теплопередаче двухкамерного стеклопакета с обычным флоат-стеклом не
Марка стекла Композиция стеклопакета Свето- пропускание, % Солярный фактор, % ^ i m p) Divo Э — 00 o - \ Q. Q?oU " t vo <ч O £ 8- 6i<■> ¿1 ¿Pi rs ro г и.
Top N+ 6 Planibel Clear / 16/6 Top N+ 77 59 1,4 0,58 + 0,62 1,1 0,65+0,68
Stopray Neo 6 Stopray Neo / 16/6 Planibel Clear 60 40 1,4 0,58+0,62 1,1 0,65 + 0,68
Stopray Safir 6 Stopray Safir / 16/6 Planibel Clear 61 35 1,4 0,58 + 0,62 1,1 0,65 + 0,68
Stopray Vision 50T 6 Stopray Vision 50 Т/ 16 / 6 Planibel Clear 50 31 1,4 0,58+0,62 1,1 0,65+0,68
Stopray Vision 60T 6 Stopray Vision 60 Т/ 16 / 6 Planibel Clear 59 37 1,3 0,58+0,62 1,1 0,65 + 0,68
Energy N 6 Energy NT / 16 / 6 Planibel Clear 73 44 1,3 0,58+0,62 1,1 0,65 + 0,68
Таблица 1. Технические характеристики однокамерных стеклопакетов.
448 3 2010
строительная теплофизика и энергосбережение
превышает 0,47 м2 • °С/Вт. В случае использования Planibel Top N+ в составе двухкамерного стеклопа-кета сопротивление теплопередаче может достигать Ro = 0,70Ц,22 м2 • °С/Вт.
2) Многофункциональное низкоэмиссионное (энергосбережение + солнцезащита): Stopray Neo — производство Россия, г.Клин, Stopray Safir, Stopray Vision 50 T, Stopray Vision 60T и др.
Многофункциональные высокоселективные стекла линии Stopray являются одним из последних достижений научно-технического прогресса стекольной индустрии. Технологии нанесения «мягких» магнет-ронных покрытий Stopray и Planibel Top N+ имеют много общего, но в случае производства стекла Stopray, напыление содержит значительно больше (около пятнадцати) слоев соединений редкоземельных металлов, причем два из них являются соединениями серебра. Сочетание превосходных солнцезащитных свойств и высоких энергосберегающих характеристик позволили этому продукту современных наукоемких технологий занять лидирующие позиции на мировом рынке солнцезащитных стекол [2].
В настоящее время использование энергоэффективных стекол приобретает большую популярность, особенно эта тенденция наблюдается в случае крупных строительных объектов (крупные торговые, развлекательные, бизнес-центры, гостиницы, аэровокзалы и др.) с большим % светопрозрачных фрагментов фасада.
В течение всей истории развития архитектуры действительно наблюдается отчаянная борьба за окна (СПК), особенно в странах с холодным климатом. Первостепенная задача состояла в сохранении тепла. Нельзя забывать, что естественный свет является ключевым биологическим фактором, от которого зависит здоровье и человека.
От освещенности помещения сильно зависит психоэмоциональное состояние человека производительность труда. На данный момент современные технологии позволяют сохранять тепло и при этом создавать необходимый световой комфорт.
Литература
1. Строительная физика: энергоперенос, энергоэффективность, энергосбережение/В. К. Савин. Строительная физика: Москва: НИИ строительной физики РААСН, 2006.
2. www.yourglass.com
Проблемы энергосбережения в России. Современные требования к системам оконного и фасадного остекления зданий
Рассмотрено состояние вопросов энергосбережения в России в области ТЭК, строительства и ЖКХ.
Приведены основные направления энергосбережения, сформулированные в «Энергетической стратегии России на период до 2020 года» и в Федеральном законе РФ от 23 ноября 2009 года №261 -ФЗ «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности...». Проанализированы нормативные требования к теплотехническим характеристикам светопрозрачных ограждающих конструкций, в том числе стеклопа-кетов с применением архитектурного стекла. Приведены характеристики современных архитектурных стекол и стеклопакетов на их основе.
Ключевые слова: энергосбережение, энергоэффективность, здания и сооружения, нормативная база, строительная теплотехника, теплопотери, теплотехнические характеристики, светопрозрачные конструкции, окна, стеклопакеты, архитектурное стекло.
Energy-saving problems in Russia. Modern requirements to window systems and glazing of elevation building by L. Pchelintseva, S. Tikhomirnov
The condition of questions of energy saving in Russia in the field of thermal power station, buildings and housing and communal services is considered.
The basic directions of power savings are formulated in «Power strategy of Russia for the period till 2020» and in the Federal law of the Russian Federation from November, 23rd, 2009 №261-FZ «About power savings and about increase of power efficiency ...» are described. Standard requirements of heat engineering characteristics of transparent protecting designs, including double-glazed windows with application of architectural glass are analysed. The characteristics of modern architectural glasses and double-glazed windows on their basis are resulted.
Key words: energy-saving, power efficiency, buildings and constructions, standard base, building the heating engineer, losses of heat, heat engineering characteristics, transparent constructions, window, double-glazed windows, architectural glass.
3 Солнечный фактор БР — общая пропускаемая энергия. Для остекленной стены это отношение всей солнечной энергии, поступающей в помещение через стекло, к энергии падающего солнечного потока.
