WEB-ресурс научно-практических конференций

Кузеванов В.М.

Приднепровская государственная академия строительства и архитектуры

ИНЖИНИРИНГОВАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ И СТРОИТЕЛЬСТВА ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИХ ЗДАНИЙ. Техническое задание на проектирование

В предыдущих статьях была предпринята попытка очертить основной круг проблем, связанных с проектированием и строительством энергосберегающих зданий, на примере коттеджей и усадебных домов[3], [4] . Необходимо отметить, что эти проблемы энергосбережения актуальны не только для коттеджей и усадебных домов, но и для других объектов гражданского, общественного и промышленного строительства. Особую актуальность проблем энергосбережения подчеркивает не только мировой энергетический кризис, но и начавшиеся осенью 2008года мировой и украинский экономические кризисы, которые заставляют не только экономить затраты на отопление и вентиляцию при эксплуатации существующих зданий, но и осуществлять действенный контроллинг инвестиций на новые энергосберегающие объекты. И если смотреть на энергосбережение с позиции застройщика (инвестора), то в первую очередь необходимо решить ряд важных вопросов. В том числе кто, как и в какой последовательности должен осуществлять контроль за проектированием энергосберегающих параметров и строительством энергосберегающего здания, а также кто и как должен осуществлять в построенном здании энергомониторинг за фактическим сбережением энергоресурсов, заявленном в проекте на строительство. И как будет осуществляться это проектирование, строительство и энергомониторинг в соответствии с требованиями ДБН В.2.6 – 31:2006 «Тепловая изоляция строений».

В настоящее время имеется определенное сдерживание государственных, а особенно частных инвестиций в энергосберегающее строительство, что объясняется рядом причин. Это не только финансовые последствия мирового и украинского экономических кризисов, но и высокая степень инженерного и финансового рисков, обусловленных отсутствием инжиниринговых технологий проектирования и строительства энергосберегающих зданий в связи с введением с 01.01.2008г. вышеуказанного ДБН. А отсутствие таких технологий объясняется минимальным опытом проектирования и строительства энергосберегающих зданий по этому ДБН.

В соответствии с вышеизложенным представляется целесообразным определение основных требований, в виде технического задания, на разработку инжиниринговой технологии для объединения процессов проектирования, подготовки и управления строительством энергосберегающего здания, а также мониторинга за соответствием норм расхода энергоресурсов на отопление, вентиляцию и кондиционирование (во вновь построенном здании, во взаимосвязи с проектными нормами расхода).

Первым условием такого объединения является создание единой информационной энергосберегающей технологии, главным элементом которой является интегральный показатель энергоэффективности проектируемого здания – кВт/час в год/кв.м. общей площади (или куб.м .г аза в год/кв.м., - расходы энергоресурсов на отопление, вентиляцию и кондиционирование). Вторым условием объединения является последовательность этапов по учету, контролю, анализу и регулированию хода основных стадий проектирования и строительства объекта во взаимосвязи с расчетами тепловых параметров энергоэффективности основных конструктивных и энергосберегающих материалов.

И здесь особенно важным условием является тщательная разработка календарных технических, организационных и финансовых планов на основе теплотехнического многовариантного проектирования (из различных стеновых материалов) и приведение в соответствие потребности в энергетических и финансовых ресурсах с их наличием и возможностью пополнения (например, на основе возобновляемых источников энергии). Кроме того, для разработки базы теплотехнического многовариантного проектирования, с учетом возможных классов энергоэффективности здания и различных вариантов оболочки здания (варианты конструкций стен, кровли, окон, подвала и перекрытий), должна быть разработана не только общая, но и многовариантная конструкторская база энергосберегающих зданий. Которая не только взаимоувязывает конструктивные и энергосберегающие материалы оболочки здания с шестью вариантами (классами) энергоэффективности здания, но и одновременно с классом энергоэффективности определяет и основную из трех групп финансовой емкости энергосбережения.

На примере проектирования и строительства коттеджей можно условно выделить три группы общей стоимости коттеджей (стоимость одного кв.м. общей площади, без стоимости внешних инженерных сетей и без платы за землю) и ценовые группы энергосбережения (энергозатраты на обогрев здания).

Первая ценовая группа «экономическая», наименьшая по стоимости, которая требует применения минимума энергосберегающих конструкций и материалов и обеспечивает минимальные требования по энергосбережению в соответствии с ДБН В.2.6 – 31:2006. В качестве примера первой ценовой группы приведем стоимость суммарных эксплуатационных расходов на отопление, вентиляцию и кондиционирование (на один кв.м. общей площади в год) по таблице №1 В.В.Страшко для энергоактивного коттеджа, при цене за газ 100$ за одну тыс .к уб.м. [7, c .45]. В данном примере стоимость этих суммарных расходов на один кв.м. составляет 20,78 грн. При этом мы условно берем в расчет минимальную толщину минеральной теплоизоляции – 50мм (для стен).

Вторая ценовая группа «стандартная», которая требует значительно большей толщины теплоизоляции (при той же толщине стеновых материалов) в оболочке здания и дополнительных финансовых средств на энергосбережение. По нашей экспертной оценке, при увеличении толщины теплоизоляции в 1,5 – 2 раза, примерно во столько же раз должны снизиться суммарные расходы на отопление, вентиляцию и кондиционирование.

Третья ценовая группа «элитная», которая учитывает максимальные условия энергосбережения и соответствует понятиям «пассивный дом» и максимальным условиям комфортного микроклимата при эксплуатации такого дом а( в таких домах обычно отсутствует котёл и система отопления). Кроме обычной энергосберегающей оболочки здания, при проектировании зданий этой группы, в энергоактивный прое кт вкл ючаются также различные виды оборудования для использования возобновляемых и альтернативных источников энергии (солнечные коллекторы для горячего водоснабжения и отопления, тепловые помпы и насосы, сезонные теплоаккумуляторы, вентиляционные рекуператоры и др.). Естественно, это самая дорогая группа энергоактивных зданий, так как стоимость этих зданий обычно на 10 – 15 % больше стоимости зданий второй группы из-за инсталляции дополнительной теплоизоляции и оборудования.

Если рассматривать ценовые границы относительной стоимости зданий вышеуказанных трёх групп (стоимость 1кв.м. общей площади), то в научной и периодической печати отсутствуют данные о стоимости зданий второй и третьей групп (возможно, из-за отсутствия сданных в эксплуатацию таких объектов, построенных в соответствии с ДБН В.2.6). В то же время существует предварительная информация о минимальной стоимости энергосберегающих малоэтажных зданий первой группы, строящихся по системе ООО «Виккон» - 200$/кв.м .. Толщина стены такого здания составляет 300мм, в том числе керамзитобетон и тяжелый бетон – 200мм, утеплитель пенополистирол – 100мм. (стены из трёхслойных теплоэффективных блоков). По информации ООО «Виккон», при эксплуатации этих зданий затраты на отопление в 2,5 – 3 раза меньше, чем в кирпичных домах. А для отопления двухэтажного дома общей площадью 200 кв.м. используется газовый котёл мощностью 24 кВт [4] .

Немаловажным условием объединения процессов проектирования, строительства и эксплуатации энергосберегающего здания является наличие энергомониторинга, в том числе и контроля за фактическим расходованием энергоресурсов (во вновь построенном или реконструируемом здании) на отопление, вентиляцию и кондиционирование, в сравнении с нормативными проектными расходами энергоресурсов.

В соответствии с вышеизложенными условиями и параметрами предствляется целесообразным сформулировать основные инвестиционные требования для проектирования, строительства и эксплуатации энергосберегающего здания, на уровне технического задания на разработку инжиниринговой технологии проектирования, строительства и энергомониторинга энергосберегающих зданий.

А. В первую очередь эти требования должны быть понятны заказчикам (инвесторам), вкладывающим свои финансовые средства в энергосберегающий проект. В том числе заказчику должно быть понятно, какому уровню (классу) энергоэффективности соответствует проектируемое здание, какой уровень экономии энергоресурсов планируется при эксплуатации этого здания.

Б. В соответствии с выбранным классом энергоэффективности заказчик, вместе с главным архитектором проекта, должен определить и согласовать, кроме архитектурных и конструктивных форм здания, инвестиционный замысел проектируемого здания. При этом в инвестиционном замысле, кроме расходов на проектные и строительные работы, должны быть включены расходы на приобретение энергосберегающих конструкций и материалов. А также определены сроки (количество лет эксплуатации здания) возврата (реинвестирования) финансовых средств на приобретение этих конструкций и материалов. В том числе за счёт экономии средств на отопление, вентиляцию и кондиционирование. Эти процедуры, затраты и сроки реинвестирования должны быть разработаны и учтены в эскизном проекте.

В. В этом техническом задании (ТЗ), а также и в эскизном проекте, должна быть персофиницирована юридическая (и авторская) ответственность за результаты внедрения энергосберегающего объекта. В том числе кто должен нести ответственность и какие будут санкции в случае значительного расхождения проектируемых (нормируемых) и фактических расходов энергоресурсов на отопление, вентиляцию и кондиционирование эксплуатируемого здания (например, в течение ближайших трёх лет после ввода в эксплуатацию). При этом заказчик должен знать, кто осуществляет авторский мониторинг энергоэффективности эксплуатируемого здания, а также кто несёт ответственность за соответствие проектных и фактических расходов на энергоресурсы: энергоменеджер, проектная организация или строительная организация, построившая это здание.

Вышеуказанные инвестиционные требования, а также условия, нормативы и параметры энергосбережения необходимо представить, на наш взгляд, в виде функциональных и обеспечивающих подсистем нашей комплексной инжиниринговой системы проектирования энергосберегающего контура здания (и включить в ТЗ на проектирование):

1. Техническая подсистема основных конструктивов энергосберегающего контура оболочки здания. При разработке эскизного проекта здания должны быть согласованы с заказчиком (инвестором) не только архитектура, основные конструктивы и паспорт отделки фасадов, но и параметры тепловых характеристик ограждающих конструкций (стены, кровля, окна, перекрытия и пол подвала). А главным критерием выбора параметров тепловых характеристик является класс энергоэффективности здания, утверждённый заказчиком.

2. Подсистема расчётов тепловой изоляции энергосберегающего контура оболочки здания . Эти расчёты производятся при эскизном и рабочем проектировании. В процессе проектирования теплоизоляционной оболочки здания, на основе термически неоднородных ограждающих конструкций (стены, окна и кровля), следует стремиться к снижению степени термической неоднородности в плоскости фасада здания. А в энергопаспорте здания должны быть указаны расчётные удельные теплозатраты. Вышеуказанные расчёты должны производиться на базе теплотехнического многовариантного проектирования.

3. Подсистема вентиляции и герметичности здания. Так как энергоэффективное проектирование требует высокой герметичности здания (принцип термоса), из-за непостоянного поступления свежего воздуха ухудшается микроклимат и сохранность конструкций (вследствие влажности и образования плесени). Внесение в проект приточной вентиляции, с одной стороны, обязательно для обеспечения необходимого микроклимата, а с другой стороны – взаимоувязано с ограничением потерь тепла в результате возникновения неконтролируемых воздушных потоков внутри здания.

4. Подсистема альтернативных источников энергии. В случае наличия в проекте, по просьбе заказчика, альтернативных источников энергии, - их инсталляция не только включается в проект, но и производится перерасчёт энергоэффективности здания (на основе гелиосистем по преобразованию солнечной энергии в тепловую и электроэнергию, тепловых помп и насосов, воздушных рекуператоров тепла и т.д.).

5. Подсистема мониторинга авторского, технического и строительного надзора за соблюдением нормативных, технических и энергосберегающих требований и параметров проектирования и строительства энергоэффективного здания. В том числе должен быть установлен жёсткий контроль не только за соблюдением требований ДБН В.2.6 – 31:2006, но и за соблюдением требований других 23-х строительных стандартов технического, пожарного, экологического и энергетического контроля (см. Додаток А к ДБН В.2.6), регламентирующих стандарты и нормы проектирования и строительства энергоэффективных зданий. Естественно, такой жёсткий контроль может обеспечить только та строительная фирма, которая имеет значительный и длительный опыт проектирования и строительства таких зданий.

6. Информационная подсистема мониторинга за фактическим расходованием энергоресурсов на отопление, вентиляцию и кондиционирование эксплуатируемого здания. В связи с этим в электротехническую часть проекта должна быть включена автоматизированная система учёта и анализа расходования всех видов энергоресурсов на все виды энергопотребления, в том числе и на отопление, вентиляцию и кондиционирование.

7. Подсистема менеджмента по управлению проектом энергоэффективности. Для заказчика и вместе с заказчиком (инвестором) должен быть определён не только менеджер проекта (например, энергоменеджер), но и ответственная организация (проектная, строительная, проектно-строительная или инжиниринговая), несущая полную юридическую, техническую и финансовую ответственность за внедрение этого проекта, за соответствие фактических расходов энергоресурсов проектным на отопление, вентиляцию и кондиционирование, за соблюдение строительных и энергосберегающих норм и правил.

8. Экономическая подсистема учёта и анализа энергоэффективности. Зарубежный, в том числе и немецкий опыт энергосберегающего (а также и пассивного) строительства показывает огромный экономический эффект от применения энергосберегающих технологий, конструкций и материалов. Например, пассивный дом средних размеров (общая площадь 230 кв.м.) расходует энергоресурсов на отопление и тёплую воду около 2 евро в месяц, а только на отопление не более 15 квт/ ч в год на обогрев 1 кв.м. [1, c .52]. В связи с этим в пояснительной записке к рабочему проекту энергоэффективного здания должен быть представлен, в соответствии с классом энергоэффективности, уровень экономии энергоресурсов на отопление, вентиляцию и кондиционирование (ежемесячный и ежегодный уровень экономии). При этом уровень экономии должен быть отображён не только в физических единицах (кВт/ч на 1кв.м.), но и в экономических (гривен или евро в год/кв.м.). А также должен быть указан срок (количество лет) реинвестирования средств, потраченных на приобретение и монтаж энергосберегающих конструкций, материалов и оборудования. Естественно, что этот срок реинвестирования должен быть рассчитан только для энергоэффективных зданий, когда в энергосберегающий контур оболочки здания проектируется дополнительный слой теплоизоляции (или возобновляемые источники энергии) с целью превышения минимального уровня тепловой изоляции, предусмотренного ДБН В.2.6. Поэтому срок реинвестирования рассчитывается только для сверхнормативного уровня теплоизоляции (для энергоэффективных зданий второй и третьей ценовых групп). Анализ экономии энергоресурсов должен также учитывать и происходящее повышение цен на энергоносители, например, по таблице №1 В.В.Страшко [7, c .45].

9. Подсистема базовой энергоэффективной технологии. Из десяти наиболее разработанных и применяемых в Украине энергосберегающих технологий ( ISOMAX , ISOTERM , PAROC , ROCKWOOL , TURBO , URSA , VELOX , ВИККОН, ТЕРМОЩИТ, ТЕРМОДОМ), на основе применения определённой теплоизоляции, наиболее предпочтительной, по нашему мнению, является технология PAROC , так как:

А. Эта технология, в том числе и минераловатный утеплитель PAROC ( также, как и ROCKWOOL ) соответствует западноевропейским и украинским нормативным, пожарным и экологическим требованиям энергоэффективного строительства и комфортной жизнедеятельности:

- минимальная теплопроводность теплоизоляции,

- максимальная экологичность и защита внешней среды,

- нормативная паропроницаемость и звукоизоляция,

- максимальная пожарная безопасность здания.

Так, например, минераловатный утеплитель имеет самую высокую температуру возгорания (более 1000 градусов) и высокую паропроницаемость, по сравнению с утеплителями в остальных указанных технологиях (стекловата, пенопласт, пенополистирол и др.).

Б. Эта технология PAROC наиболее полно отвечает основным требованиям инжиниринга и энергоменеджмента по практическому использованию, в том числе и монтажу, конструкций и материалов PAROC . Для пользователей (архитекторов, конструкторов и строителей) разработан наиболее полный (по сравнению с другими технологиями) комплект нормативных, конструктивных, методических и инструктивных материалов по тепловым многовариантным расчётам, проектированию и монтажу утеплителя. Так, разработанный в 2005 году комплект документов « PAROC . Технические рекомендации по строительной теплоизоляции» включает в себя:

- каталог с техническими характеристиками теплоизоляционных конструкций и материалов PAROC ,

- книгу «Как построить тёплый дом»,

- инструкция по монтажу «Как работать с каменной ватой PAROC ,

- инструкция по тепловому расчёту и проектированию наружных

ограждающих конструкций зданий и сооружений с применением теплоизоляционных материалов PAROC ,

- инструкция «Теплоизоляция фасадов» по проектированию и монтажу навесных вентилируемых фасадов и штукатурных фасадных систем в многоэтажных жилых и общественных зданиях, с применением теплоизоляции PAROC ,

- инструкция «Кровельная теплоизоляция» по проектированию и монтажу кровельных систем производственных и торговых зданий с применением теплоизоляции PAROC .

В. Накоплен значительный практический опыт энергосберегающего проектирования и строительства с помощью технологии PAROC . Например, группа компаний «Портал» (г .Д непропетровск) имеет опыт такой работы с 2001 года по применению технологии PAROC в жилищном и гражданском строительстве, в том числе и по устройству кровельных систем с теплоизоляцией [5, c .51].

Г. Европейской компанией « PAROC » (производитель минваты PAROC ) накоплен опыт проектирования и строительства не только энергосберегающих зданий, но и домов «ноль» энергии (пассивных домов), не использующих котельное и другое отопительное оборудование. В Швеции, под Стокгольмом, в мае 2008 г . сдан в эксплуатацию первый односемейный дом, построенный по технологии PAROC PASSIVE HOUSE . В этом доме толщина теплоизоляции (из минваты PAROC ) составляет 470мм для наружных стен, 570мм для кровли и 300мм для фундамента (информация представительства UAB PAROC в Украине). Естественно, что такая большая толщина обусловлена особенностью шведской климатической зоны. В городе Vantaa (Финляндия) компания « PAROC » строит второй пассивный дом, рассчитанный на годовое потребление энергии 20 квт/час /кв.м .. Такие построенные пассивные здания могут достигать цены перепродажи на 30% выше, чем обычные стандартные здания, из-за минимального потребления энергии и низких эксплуатационных расходов ( www . energiaviisas . fi | energywise | en ).

Д. Кроме применения в жилищном строительстве, энергосберегающая технология PAROC также успешно применяется при строительстве производственных, складских, торговых и общественных зданий с применением сендвич-панелей PAROC PANEL SYSTEM . Группа компаний «Портал» также имеет многолетний опыт проектирования и строительства таких зданий [6, c .29], [8, c .50].

Вышеуказанные примеры, условия, требования и параметры проектирования и строительства энергоэффективных зданий помогут, на наш взгляд, более чётко и предметно составить техническое задание и технические условия на проектирование, а также уточнить бизнес-процедуры между заказчиком (инвестором) и проектной организацией, между проектировщиками и строителями по управлению проектом энергоэффективности. И, следовательно, повысить качество проектных и строительных работ в соответствии с новыми нормативными требованиями по энергосбережению.

Литература

1. Дорит Амеланг. Пассивный дом// Deutschland .-2007.-№3.-С.50-53.

2. Кузеванов В.М. Енергозбер ігаючі технології – вигідні інвестиції у будівельний об ` єкт// Будівельний журнал .- 2008.- №11.- С.16-17.

3. Кузеванов В.М. Комплексная информационная система энергосбережения коттеджей и усадебных домов. Сравнительное исследование зарубежного опыта энергосбережения/ І V Міжнародна науково-практична конференція «Спецпроект: аналіз наукових досліджень»: Збірник наукових праць.-Том 1.- Дніпропетровськ: ПДАБА.- 2008.- С.53-59.

4. Новые трёхслойные, теплоэффективные блоки обеспечивают тепло и уют в вашем доме/ газета «Мегаполис».- 18.08.2008.- С.9.

5. Ридош Евгений. Головные уборы быстромонтируемых зданий// Топ Строй.-2007.- №3.- С.50-56.

6. Ридош Евгений. Сэндвич-панели. БМЗ в лучших традициях// Топ Строй.- 2007.- №3.- С.28-35.

7. Страшко В.В. Енергоактивний котедж: сезонний акумулятор тепла// Ринок інсталяцій.- 2008.- №7-8.- С.43-46.

8. Сугак Марина. С э ндвич-панели: специфика применения// Commercial Properti .- 2007.- №4.- С.50-54.