В целом по России расходы на отопление составляют 55 кг у.т./(м2•год) и на горячее водоснабжение 19 кг у.т./(м2•год), т.е. суммарный расход тепловой энергии равен 74 кг у.т./(м2•год), тогда как в странах Скандинавии суммарный расход тепловой энергии составляет 18 кг у.т./(м2•год). Среди основных причин удручающе малой энергоэффективности зданий, специалисты называют весьма низкий уровень термосопротивления основных строительных конструкций. В среднем в ранее построенных зданиях средней полосы России сопротивление теплопередаче стен равно 0,9-1,1 м2•°С/Вт, окон - 0,39-0,42 м2•°С/Вт, покрытий - около 1,5 м2•°С/Вт, что в 2-3,5 раза меньше, чем в странах Западной Европы. В свете тенденции роста цен на энергоносители, повышение энергетической эффективности зданий и сооружений является, пожалуй, самой актуальной задачей отечественной строительной индустрии. Одним из главных требований принятого в 1996 г. российского федерального закона "Об энергосбережении" в области нормирования характеристик зданий стало уменьшение теплопотерь и сокращение расхода топливно-энергетических ресурсов. На основе этого закона была разработана программа энергосбережения, включающая совершенствование нормативно-методической базы проектирования и перевод стройиндустрии на использование материалов и технологий, отвечающих современным требованиям. Российские нормы энергоэффективности зданий Зарубежный и российский опыт показывают, что обязательные строительные нормы являются лучшим стимулом для внедрения новых строительных материалов и технологий. До недавнего времени на пути внедрения новейших энергоэффективных решений в строительстве, помимо очевидных экономических причин, имелись и препятствия, связанные с существенными недостатками законодательно-нормативной базы строительства. В изначальной редакции СНиП II-3-79 даже отсутствовали в явном виде требования по энергопотреблению на отопление и энергетической эффективности зданий, не учитывались при выборе уровня теплозащиты объемно-планировочные параметры здания и возможность использования более эффективных отопительно-вентиляционных систем и систем теплоснабжения. Поэтому в основу новых нормативов в 1995 году был положен принцип поэтапного снижения потребности в тепловой энергии на отопление зданий с тем, чтобы к началу 2000 г. снизить уровень энергопотребления строящихся и реконструируемых зданий не менее, чем на одну треть. Новой редакцией федерального СНиП II-3-79* "Строительная теплотехника" от 1995 г., были установлены общероссийские нормативные требования по теплозащите зданий, повышающие требуемые значения сопротивления теплопередаче: для стен до 3,0-3,5 м2•°С/Вт, для окон - до 0,55-0,60 м2•°С/Вт, для покрытий - до 4,5-5,0 м2•°С/Вт. Этот документ также предусматривал двухэтапное внедрение новых нормативных требований по теплозащите зданий - с 1995 и с 2000 г., причем уровень 2000 г. соответствует уровню требований таких стран, как Швеция и Канада. В табл. 1 ~2~ приведена классификация жилых зданий по удельному энергопотреблению здания в соответствии со старыми, новыми и перспективными нормативными требованиями. Как видно из таблицы, здания, построенные в соответствии с первым этапом внедрения СНиП II-3-79* (ред. 1995 г.) и МГСН 2.01-94 (московских строительных норм), имеют уровень энергопотребления на отопление в 1,5-2 раза ниже, чем по старым нормам, что соответствует стандартам Германии. При переходе к требованиям второго этапа уровень энергопотребления снизится еще на 18-20%. Например, типовой 17-этажный жилой дом П44/17м, возведенный в соответствии с первым этапом внедрения МГСН 2.01-94, будет иметь удельный расход тепловой энергии системой теплоснабжения на отопление E0 = 61,5 Вт•ч/ (м2•°С•сут), а в соответствии со вторым этапом внедрения СНиП II-3-79* (изд. 1995 г.) - 53,4 Вт•ч/(м2•°С•сут). С введением новых федеральных норм энергопотребления, возникла реальная необходимость в разработке региональных норм и стандартов энергоэффективного потребления тепла, учитывающих специфику каждого конкретного региона России. Территориальные строительные нормы (ТСН), уже принятые и внедренные в практику в двадцати регионах России, устанавливают обязательные для применения в регионе нормативы, учитывающие природно-климатические особенности, возможности местной строительной индустрии и энергообеспеченность региона. В региональных нормах впервые устанавливается взаимосвязь между теплозащитой зданий и их системами отопления и теплоснабжения, причем этот комплекс рассматривается как единая энергетическая система. Также, в соответствии с ТСН, проектирование теплозащиты отапливаемых зданий должно основываться на новом нормативном требовании - комплексном показателе удельной потребности на отопление здания, - расход энергоносителей, приходящийся на единицу полезной площади или отапливаемого объема и на одни градусо-сутки отопительного периода. Значения градусо-суток и необходимых показателей термосопротивления стен для ряда крупных городов России приведены в табл. 2 ~3~. Следует отметить, что на этот путь нормирования уже перешли в Германии, Дании, Нидерландах, Франции, Испании, Польше и в ряде штатов США. Европейская Комиссия в апреле 2001 г. одобрила предложение по стандартизации энергетической эффективности зданий в Европейском Союзе, в основу которого положен указанный принцип. Наибольший реальный опыт получения эффекта от применения таких территориальных норм имеет Москва. Последовательно разработанные нормы по энергосбережению в зданиях МГСН 2.01-94 и МГСН 2.01-99 обеспечили рост уровня энергосбережения в московском строительстве. За период активного действия МГСН с 1996 по 2000 гг. был получен энергосберегающий эффект, равный 4% от общего энергопотребления зданий Москвы. Достижение норм термосопротивления Исследования показывают, что при эксплуатации традиционного многоэтажного жилого дома через стены теряется до 40% тепла, через окна - 18%, подвал - 10%, крышу - 18%, вентиляцию - 14%. Из приведенных данных следует, что недостаточное термическое сопротивление ограждающих и светопрозрачных конструкций наиболее существенно снижает энергоэффективность зданий. Однако, при этом существенная доля теплопотерь приходится на так называемые "мостики холода", то есть участки интенсивного теплообмена с окружающей средой, чаще всего образующиеся в местах контакта плит перекрытий с несущими стенами, а также в местах примыкания к наружным стенам внутренних стен и перегородок. Трудностей в реализации новых нормативных требований для покрытий, чердачных и цокольных перекрытий, как правило, не возникает. Здесь требуемые значения термосопротивления достигаются использованием утеплителя в виде плит или матов, предпочтительно, минераловатных, как соответствующих нормам пожарной безопасности. Те же принципы лежат в утеплении плоских кровель. Здесь могут применяться минераловатные плиты повышенной жесткости (например, плиты Руф-Баттс различных модификаций), вспененное стекло и пенополистирольные плиты (однако при их применении по противопожарным нормам необходимо устройство цементной стяжки). Скатные кровли в большинстве случаев, особенно в жилищном строительстве, предпочтительнее, поскольку обеспечивают лучшую гидро- и теплоизоляцию. В качестве теплоизолятора здесь зачастую применяют пенополистирол, но с точки зрения пожарной безопасности наиболее целесообразно отдать предпочтение минераловатным плитам небольшой плотности, таким как гидрофобизированные плиты из базальтовых горных пород Лайт-Баттс или еще более легкие маты Лайт-Матс, которые предназначены для утепления ненагруженных кровельных конструкций. Ограждающие конструкции С теплотехнической точки зрения можно условно выделить три основных типа ограждающих конструкций по числу основных слоев: однослойные, двухслойные и трехслойные. Возможность применения того или иного типа конструкций ограничивается наибольшим количеством градусо-суток, при которых эта конструкция обеспечивает необходимый уровень теплозащиты. Однослойные стены наиболее привычны для российских проектировщиков и строителей и наиболее просты в исполнении. Однослойные стены выполняют из конструкционно-теплоизоляционных материалов и изделий, совмещающих несущие и теплозащитные функции. При соответствующем качестве материалов они обеспечивают требуемые параметры микроклимата в здании. Например, однослойные стены из легкобетонных блоков плотностью 600 кг/м3 и облицовкой в полкирпича при толщине несущей конструкции 500 мм могут применяться в регионах, где показатель градусо-суток меньше 2400 °C•сут, а при применении ячеистого бетона плотностью 400 кг/м3 - уже в районах с показателем градусо-суток меньше 6400 °C•сут. Двухслойные стены состоят из несущей конструкции (это может быть кирпич, железобетон или монолитный бетон) и теплоизоляционного слоя. Применение двухслойных стен по градусо-суткам не ограничено. В двухслойных стенах теплоизоляция может быть расположена как снаружи, так и изнутри. Однако, случаи расположения теплоизоляции изнутри довольно редки, поскольку в таком случае требуется специальная защита от увлажнения и накопления влаги в толще утеплителя. Наиболее перспективным способом повышения теплозащиты как вновь строящихся, так и реконструируемых зданий считается наружная теплоизоляция стен, выполненных из монолитного бетона с последующим монтажом наружной теплоизоляции. Конструкции наружной теплоизоляции условно можно разделить на "мокрые" системы с оштукатуриванием плитного утеплителя и "сухие" вентилируемые системы с облицовкой на относе от слоя теплоизоляции. Оба конструктивных решения позволяют осуществлять замену теплоизолирующего слоя и его ремонт. В таких фасадных системах наиболее часто используют пенополистирольные или минераловатные плиты, отличающиеся стабильностью формы и размеров, хорошими адгезионными свойствами поверхности к клеящим материалам и мастикам. Главным препятствием применения пенополистирола в наружной теплоизоляции является его горючесть. Согласно противопожарным требованиям разрешается применение плитного пенополистирола снаружи для зданий не выше трех этажей. Минераловатные плиты негорючи и, следовательно, более предпочтительны для ограждающих конструкций. Для обеспечения прочностных характеристик и долговечности теплоизоляционного слоя применяются плиты повышенной жесткости (прошивные маты) или специальные плиты (например, Фасад Баттс). Трехслойные стены с утеплителем, расположенным средним слоем между двумя несущими слоями, в России применяются довольно давно, но с более низким, по сравнению с современными требованиями, термосопротивлением. Трехслойные ограждающие конструкции могут изготавливаться с использованием практически любых конструкционных материалов - от древесных панелей до железобетона и кладки из штучных каменных материалов. Внутренняя и наружная стенки, соединенные гибкими связями в виде арматурных стержней или каркасов, уложенных в горизонтальные швы кладки, обеспечивают прочность конструкции, а внутренний утепляющий слой - требуемые теплозащитные параметры. Толщина утепляющего слоя рассчитывается в зависимости от климатических условий и вида утеплителя. В качестве утеплителя в трехслойных ограждающих конструкциях в основном используются пенополистирол или минераловатные плиты. Так, легкие гидрофобизированные минеральные плиты на основе базальтовых пород Кавити-Баттс находят применение в качестве среднего теплоизоляционного слоя в трехслойных стенах из мелкоштучных материалов. Пенополиуретан, как в виде готовых панелей, так и затвердевающих на месте смесей также можно использовать в качестве утеплителя для изготовления трехслойных панелей или в качестве заливки для полостей предварительно возведенных конструкций, состоящих из несущего каркаса и облицовочного слоя (колодцевая кладка). По конструктивным возможностям трехслойные стены толщиной 400 мм с утеплителем из пенополистирола или минеральной ваты на гибких связях или шпонках могут применяться в регионах, где показатель градусо-суток меньше 6850 °C•сут и 5700 °C•сут соответственно. Основным недостатком этих стен является низкая ремонтопригодность. Светопрозрачные конструкции Как уже указывалось, окна являются одним из самых слабых мест здания с точки зрения энергосбережения. В начале 1998 г. были утверждены новые общероссийские требования по светопрозрачным конструкциям. Они представлены в табл. 3 ~4~. Эти величины относятся ко всем светопрозрачным конструкциям (окнам и фонарям), включая переплеты и рамы. Эти новые нормативные требования открывают дорогу современным энергоэффективным светопрозрачным конструкциям. На смену устаревшему двойному остеклению в раздельных или спаренных переплетах приходит остекление с применением двухкамерных стеклопакетов или однокамерных стеклопакетов (шириной не менее 36 мм) с теплоотражающим покрытием и заполнением внутренней полости аргоном в одинарных пластмассовых переплетах. Окна в пластмассовых переплетах по сравнению с деревянными обеспечивают более высокие теплозащитные свойства. Также гораздо большую герметичность обеспечивают различные монтажные пены вместо традиционной конопатки оконных проемов паклей на цементном молоке. Применение современных светопрозрачных конструкций способствует снижению воздухопроницаемости и увеличению термосопротивления в 1,8-2 раза. Современное положение дел и перспективы Нормативные требования, утвержденные в 1995 г., повсеместно стимулировали разработку и внедрение новых прогрессивных решений ограждающих конструкций с повышенным уровнем теплозащиты и эффективных теплоизоляционных материалов. Уже сейчас можно отметить значительный прогресс в плане внедрения энергосберегающих технологий при строительстве новых домов. По данным Госстроя, около 70-80% новых зданий в России строятся в соответствии с новыми нормами теплозащиты. Реальный переход на новые конструктивные решения при введении в действие новых норм и стандартов обычно отстает на 2-3 года от момента их утверждения. В настоящее время имеются многочисленные примеры перевода домостроительных комбинатов (ДСК) на выпуск трехслойных стеновых панелей (взамен однослойных), отвечающих требованиям второго этапа СНиП II-3-79* (ред. 1995 г.) сопротивлением теплопередаче в пределах 3,16-3,28 м2•°C/Вт, что выше требований 3,15 м2•°C/Вт для второго этапа. Такие трехслойные панели применяют при возведении зданий в Щелково, Тучкове, Электростали и Орехово-Зуево, Челябинске, Республике Татарстан, Бурятии, Карелии, Хабаровском крае, Свердловской, Ленинградской, Архангельской, Орловской, Псковской, Новгородской, Томской и Самарской областях. Всего в настоящее время на выпуск энергоэффективных трехслойных панелей для многоэтажных зданий переведены ДСК в 57 из 98 регионов РФ. Таким образом, можно констатировать, что большинство предприятий индустриального домостроения (по данным Госстроя РФ - 72%) уже перешли на выпуск стеновых конструкций и материалов, отвечающих требованиям второго этапа повышения уровня теплозащиты. В полном объеме на строительство зданий в соответствии с МГСН 2.01-94 и СНиП II-3-79* (ред. 1995 г.) уже перешла стройиндустрия Москвы. Вновь построенные в столице жилые дома серий П44Т, ПЗМ, КОПЭ, П46М, П55М, Пд4 соответствуют по энергетической эффективности категории II согласно табл. 1, что приводит к существенному энергосберегающему эффекту.