После энергетического кризиса 70-х годов XX века многие страны пересмотрели свою политику в области потребления энергоресурсов. На Западе возникла целая индустрия энергосбережения, появились новые технологии строительства. В результате за последнюю четверть XX века энергоёмкость производства и ЖКХ, например, в США снизилась вдвое, а в Германии – в 2,5 раза.
В то же время в богатой ресурсами России стимулы для экономии энергии отсутствовали. Сейчас, в изменившихся экономических условиях, наша страна несёт огромные потери от последствий такого подхода: энергоёмкость валового национального продукта в РФ вдвое выше среднемировой. Иными словами, выйдя на мировой уровень удельной энергоёмкости, при тех же расходах энергоресурсов мы могли бы производить вдвое больше. И один из очевидных способов устранить потери – воспользоваться уже имеющимся опытом стран, прошедших этот путь ранее. Рассмотрим несколько направлений энергосбережения, где активно внедряются зарубежные инновации.
Нормирование
Совершенствование нормативной базы, ведущееся сейчас в России, должно создать стимулы для сокращения энергопотребления: руководством страны поставлена задача сокращения энергоёмкости ВВП на 40% к 2020 году. В числе важнейших решений – принятие Закона «Об энергосбережении» (ФЗ РФ № 261-ФЗ от 23.11.2009 г.). При разработке новых нормативных актов опыт, накопленный в других странах, является показательным и полезным. Так, в Германии, Франции, Дании, Нидерландах, Испании, ряде других европейских стран и некоторых штатах США применяется комплексный показатель теплозащиты зданий: удельная потребность на отопление здания, то есть расход энергоносителей на единицу полезной площади, отапливаемого объёма или на градусо-сутки отопительного периода. Этот прогрессивный принцип положен в основу стандартизации энергетической эффективности зданий в Европейском Союзе. Такой подход был апробирован в ряде регионов РФ и затем вошёл в качестве нормативного требования в СНиП 23-02-2003. По сравнению с ранее действовавшими (в течение полувека!) нормами это стало значительным шагом вперёд. Благодаря комплексному показателю проектировщики и строители получили возможность экономически оценивать и сравнивать уровень принятых решений по тепловой защите здания.
Заслуживает внедрения и применяемый в Европе комплексный показатель – величина воздушной утечки из здания, поскольку герметичность важна для исключения теплопотерь. Например, известные и в России финские коттеджи, сооружённые в соответствии с инструкцией по сборке, должны иметь нормативный показатель воздушной утечки не более 4,0 л/ч. Реальные же показатели у различных производителей могут достигать 0,6-0,8 л/ч. Сокращение воздушной утечки на одну единицу – это до 7% снижения потребности в энергии на отопление. Данный показатель также входит сегодня в строительную практику в России.
Снижение теплопотерь через ограждающие конструкции
Применение теплоизоляционных материалов – важнейший способ сокращения теплопотерь в зданиях и инженерных сетях. Нужно отметить, что за последние годы требования к теплоизоляции в нашей стране значительно возросли, но, к сожалению, им пока соответствует менее 10% всего жилого фонда, поскольку основная часть зданий построена до введения этих норм. Однослойные конструкции из кирпича, железобетона, дерева уже не могут обеспечить выполнения современных норм по теплоизоляции: например, в условиях климата центрального региона России кирпичная стена должна была бы иметь толщину два с половиной метра (!), чтобы соответствовать современным стандартам. Однако для обеспечения тех же нормативов достаточно установить, например, 150 миллиметров каменной ваты. Поэтому сегодня задача теплоизоляции в России, как и во всём мире, решается с помощью эффективных утеплителей.
При подборе теплоизоляции учитывают целый ряд факторов. Это собственно теплоизоляционные свойства, пожаробезопасность, экологичность, технологичность монтажа, сочетаемость с другими материалами, срок службы. Все эти качества соединяют в себе, в частности, продукты на основе каменной ваты. Она обладает высокими теплоизоляционными характеристиками: так, расчётный коэффициент теплопроводности плит из каменной ваты находится в диапазоне 0,039–0,043 Вт/м*К (чем цифра ниже, тем лучше). Кроме того, это многофункциональный материал – каменная вата применяется также в качестве звукоизоляции и огнезащиты (её волокна способны выдерживать температуру до 1000°C). Согласно действующим нормативам, теплоизоляция из этого материала не имеет ограничений в применении по этажности здания – его срок службы равен сроку службы конструкции. Важна и экологическая безопасность: например, каменная вата компании ROCKWOOL стала первой в России теплоизоляцией, получившей не только все обязательные сертификаты, но и знак экологической безопасности ЕсоMaterial Green.
Сегодня энергоэффективные здания – это не просто концепция, а индустриальная технология строительства. Примером может служить одно из первых энергоэффективных зданий, в 2001 году получившее приз «Коммерческое здание года» и сочетающее многие известные современные технологии энергосбережения. Это здание Исследовательского центра компании ROCKWOOL в Хедехусене (Дания). При его постройке были наглядно продемонстрированы преимущества собственных технологий энергосберегающего строительства, разработанных этой компанией – крупнейшим производителем каменной ваты. Здание, построенное в 2000 году, имело теплоизоляцию из каменной ваты по всей теплоизолирующей оболочке – толщиной от 25 до 50 см. Качественное утепление, а также применение трёхслойных окон и «умной» вентиляции, управляемой компьютером, позволили сократить расходы на потребление энергии по сравнению с действовавшими тогда нормативами почти в четыре раза!
Энергоэффективные дома по датским технологиям строятся и в России, причём эти технологии применяются и в индивидуальном строительстве. Можно привести в пример дом Natural Balance, построенный в городе Набережные Челны. Энергопотребление этого загородного коттеджа на одну семью составило 37,3 кВт*ч на м² в год, что на 78,5% ниже определённых действующими нормами 175 кВт·*ч на м². Теплоизоляция всех конструкций (стен, пола, крыши) этого дома обеспечивается изделиями из каменной ваты ROCKWOOL толщиной от 150 до 250 мм. Благодаря этому в доме вообще отсутствует традиционная система отопления: отопление и горячее водоснабжение обеспечиваются геотермальным тепловым насосом, а тепло распределяется за счёт водяного тёплого пола (низкотемпературная система отопления).
Имеется и возможность снижения теплопотерь через окна и другие светопрозрачные элементы зданий. Стеклопакеты с двойным остеклением, применявшиеся ранее, во многих странах практически вышли из употребления: например, в США значительную долю объёма продаж составляют оконные блоки с тройным остеклением и растёт популярность стеклопакетов с четырьмя стёклами. Дополнительную возможность сэкономить энергию дают стёкла с теплоотражающей плёнкой. По подсчётам Министерства энергетики США, применение такого покрытия позволяет экономить до 50 литров сырой нефти в год на каждый квадратный метр остекления. В российских условиях этот опыт оказался весьма востребован. Дело в том, что суровый климат значительной части нашей страны делает экономически оправданным применение даже тех разработок, которые в более тёплых регионах могут быть невыгодны. В частности, заполнение инертными газами позволяет кардинально снизить потери тепла через окна, но делает оконные системы достаточно дорогими. Однако в условиях Сибири этот способ (также разработанный в Европе) сегодня применяется и даёт хорошие результаты.
В целом, о потенциале применения энергосберегающих технологий в российском ЖКХ ярко свидетельствуют результаты энергоаудита, проведённого в 2012 году в Санкт-Петербурге при участии специалистов ROCKWOOL. В ходе энергоаудита трёх типовых объектов – жилого дома, детского сада и больницы – оценивался расход тепловой энергии, электроэнергии и холодной воды. В случае если все предложенные экспертами меры будут реализованы, экономия тепловой энергии составит до 95%, электроэнергии – до 25%, холодной воды – до 20%. При этом следует отметить, что 60% экономии тепловой энергии достигается за счёт утепления внешних стен, а также труб отопления и горячей воды в подвале дома.
Системы отопления и электроснабжения
Масштабная перестройка системы теплоснабжения в ЖКХ России, которая осуществляется сегодня во многих регионах, имеет в основе также зарубежный опыт. В некоторых европейских странах (например, в Дании) сегодня, как и в РФ, применяются системы централизованного теплоснабжения. Это ресурсо- и энергосберегающие системы с высокой степенью автоматизации и регулирования на всех ступенях, вплоть до поквартирного. Их важнейшее отличие от большинства российских систем заключается в том, что регулировка объёма поставляемого тепла производится не за счёт изменения температуры теплоносителя, а благодаря изменению скорости циркуляции, путём применения частотных регуляторов на циркуляционных насосах. И это ещё один существенный фактор, определяющий экономичность системы в целом. Основой же регулирования подачи тепла в помещение является использование тепловых насосов. Тепло подаётся не напрямую в помещение, а к специальному насосу, который с помощью кольцевого контура перекачивает его туда, где необходим обогрев, а как только тепла в кольцевом контуре становится достаточно, его подача прекращается. Таким образом, получается экономичная система центрального воздушного отопления. Последний подход ещё не получил распространения в России, однако и количественное регулирование подачи тепла вместо качественного, и новые принципы учёта и диспетчеризации работы теплосетей уже повсеместно становятся основой их реконструкции.
В настоящее время в России активно внедряется технология рекуперации удаляемого вытяжной вентиляцией тепла. Это также зарубежный опыт: во многих странах уже разработаны и действуют нормативные требования к рекуперации тепловой энергии. Например, в Финляндии эти требования основаны на общей годовой рекуперации тепла из вентиляционного воздуха здания: возвращаться должно минимум 45% тепловой энергии.
Также современные технологии дают возможность обогревать дом вообще без затрат топлива. Поможет в этом тепловой насос – устройство, использующее энергию, накопленную в окружающей среде. Наполненный специальным теплоносителем трубопровод, уложенный в землю или в воду на глубине, где даже в зимнее время температура выше нуля, позволяет до 80% энергии получать из окружающей среды. Эта технология также находит применение в России, пока преимущественно в индивидуальных коттеджах.
Во всём мире растёт популярность ещё одного нового способа получения тепла и электроэнергии – использования энергии солнца. Солнечные батареи на крышах жилых и общественных зданий стали обычными во многих городах и сёлах. Мировыми лидерами по применению энергетических гелиоустановок являются Германия, Испания и США. Во всех этих странах существуют государственные программы, направленные на поддержку потребителей. В Германии владельцы домов с «солнечным» электричеством получают выгоду от поставляемой в общую сеть энергии, поэтому число переходящих на самообеспечение собственников ежегодно растёт. В Испании все затраты на приобретение установок покрываются за счёт подоходного налога. В США, в зависимости от штата, существуют различные способы поощрения: от чеков на определённую сумму до налоговых льгот. Доля солнечной энергетики в общемировом энергетическом балансе ежегодно увеличивается на 30-50%, однако к России это пока не относится. Невелик и вклад нашей страны в мировое производство солнечных батарей: менее 1%. Между тем использование солнечных панелей может быть перспективным и на значительной части российской территории. В Европейской части России величина солнечной радиации на квадратный метр близка к той же величине для Германии и значительно превышает этот параметр в Финляндии, где гелиоэнергетика также активно развивается.
Применение солнечных панелей в России пока сдерживает достаточно большой срок их окупаемости, но использование энергии солнца непосредственно для отопления и горячего водоснабжения домов уже становится правилом как минимум в малоэтажном домостроении. Для этого также применяются разработанные в Европе и США технологии: в частности, это солнечные коллекторы, где происходит нагрев используемой для горячего водоснабжения воды, и специальные теплоаккумулирующие стены. В качестве примера можно привести систему «стена Тромб-Мишеля», разработанную во Франции. Она состоит из массивной бетонной стены, окрашенной снаружи в чёрный цвет, и стеклянного экрана на некотором расстоянии перед ней, так что между ними имеется полость. В верхней части остекления, а также в верхней и нижней частях бетонной стены расположены вентиляционные отверстия. Зимой они в панели остекления закрыты, а в стене открыты. Нагретый солнцем в вертикальной полости воздух поднимается вверх и поступает в помещение, а более холодный воздух выходит из комнаты в полость через нижние отверстия в бетонной стене. Таким образом, устанавливается цикличный процесс нагревания. Эта система способна обеспечить значительную часть тепла, необходимого для поддержания комфортной температуры в коттедже.
Наша страна является одной из самых богатых природными ресурсами, однако последствия энергетического кризиса сказываются в России так же, как и во всём мире. Энергосбережение в РФ становится приоритетной национальной задачей, что отражено в ряде законодательных актов, в частности – в Законе «Об энергосбережении». И решение этой задачи сегодня во многом видится на пути использования мирового опыта энергосбережения.
Владимир Поликарпов
www.rockwool.ru
