Энергоэффективные технологии, или Куда уходит тепло?

Повышенное внимание к энергосберегающим материалам и технологиям в строительстве вполне оправданно. Для каждого человека сокращение теплопотерь в доме – это снижение коммунальных расходов и обеспечение комфортных условий проживания, для муниципалитетов и государства в целом – оптимизация бюджетных затрат.
Куда уходит тепло?
Строительные нормы, ранее существовавшие в России, не стимулировали снижение теплопотерь. Приведенное сопротивление теплопередаче в старых постройках не превышает 1,5 м²·ºС/Вт при требуемых нормами 3 – 5. Распределяются потери тепла так: до 20% тепла, поступающего в помещения от батарей отопления, дом теряет через кровлю, примерно столько же уходит через окна, 10% – через подвал, и основная часть (40%) – через стены. Значительные потери тепла приходятся на вентиляцию. Поэтому основные способы экономии тепла (а значит, и эксплуатационных затрат) – это надежная теплоизоляция всего здания, использование вторичного тепла (например, уходящего с вытяжной вентиляцией), применение источников энергии, не требующих затрат топлива и электроэнергии.
Теплоизоляция: основа основ
В средней полосе России расход энергии на отопление плохо утепленного частного дома площадью 150 м² может составлять более 30 тыс. кВт·ч в год, или ок. 65 тыс. рублей. Однако затраты можно сократить в семь раз, качественно проведя утепление (например, использовав каменную вату толщиной 150 мм для стен и 200 мм для крыш). Увеличив толщину теплоизоляции до 300 и 350 мм соответственно, владелец дома увидит, что даже самое дорогое электроотопление вполне доступно: его расходы составят менее 3000 руб./год. В зависимости от региона цифры могут меняться, но в любом случае теплоизоляция будет давать значительный экономический эффект.
Стены. Если говорить об утеплении стен, то здесь широко используется наружная теплоизоляция, позволяющая использовать теплоаккумулирующую способность стены. В частности, это вентилируемые фасады, к достоинствам которых относится простота и технологичность монтажа, возможность производить его в любое время года. К тому же эта технология может применяться при реконструкции существующих зданий, для приведения их в соответствие с современными требованиями к теплоизоляции. При подборе утеплителя важно учитывать не только его теплоизоляционные свойства, но и другие эксплуатационные показатели, в частности – пожаробезопасность, экологичность и срок службы. По сумме этих показателей выгодна, например, каменная вата, обладающая высокими тепло- и звукоизоляционными характеристиками. При этом волокна каменной ваты способны выдерживать температуру до 1000°C, что позволяет использовать этот материал в качестве огнезащиты. Согласно действующим нормативам, теплоизоляция из каменной ваты не имеет ограничений в применении по этажности здания. Стойкость к нагрузкам и долговечность (ок. 50 лет) дополняют список достоинств этого материала.
Кровля. Около 75% рынка утепления плоских кровель занимают жесткие гидрофобизированные плиты из каменной ваты, высокопрочные на сжатие и устойчивые к механическим нагрузкам, в том числе точечным. Последний показатель очень важен, поскольку в противном случае возникают нарушения тепло- и гидроизолирующего слоев при проведении монтажных и эксплуатационных работ. Специалисты рекомендуют использовать плиты плотностью не менее 160 кг/м³, но если необходима установка более 150 мм утеплителя, для уменьшения веса кровли применяют два слоя плит разной плотности. Однако такое решение усложняет монтаж кровли. Поэтому сегодня получили распространение плиты двойной плотности, состоящие из двух слоев: верхнего, повышенной жесткости, и нижнего, менее плотного. По словам производителей, преимуществом такого продукта являются высокие показатели сопротивления точечным нагрузкам и повышение скорости монтажа в два раза.
Скатные кровли имеют каркасную конструкцию, теплоизоляционный слой укладывается внутрь несущего каркаса и не испытывает существенных нагрузок. Поэтому здесь допустимо применение более легких плит меньшей плотности. Хотя наиболее технологичным будет применение готовых фасадных и кровельных систем, включающих как плиты утеплителя, так и крепеж и другие детали. Применение таких систем позволит снизить затраты на логистику, исключить проблемы несовместимости элементов и увеличить срок службы конструкции.
Окна. Одинарное остекление оконных проемов практически вышло из употребления во многих странах. В США, например, продажа оконных блоков с двойным остеклением составляет 50%, с тройным – ок. 20%. Более того, сейчас входят в употребление окна нового типа: стеклопакеты с четырьмя стеклами и теплоотражающей пленкой. По подсчетам экспертов, применение стеклопакетов с теплоотражающим напылением позволяет экономить до 50 л сырой нефти в год на каждый кв. метр остекления.
Экономим на вентиляции, освещении и отоплении
Весьма эффективным способом снижения расходов на отопление стало внедрение вентиляционных систем с рекуперацией тепла. В таких системах тепло забирается от удаляемого из помещения воздуха и передается нагнетаемому в помещение. При этом воздушные потоки максимально отделены друг от друга, чтобы исключить их смешивание. Коэффициент эффективности рекуперации характеризуется соотношением между максимальным количеством тепла, которое возможно получить от удаляемого воздуха, и реально полученным. Эффективность рекуператоров может составлять от 30 до 90%. Сегодня применяются пять основных видов рекуператоров: роторный, пластинчатый, рекуператор с промежуточным теплоносителем, камерный рекуператор и тепловые трубки.
Существует и способ не только вторичного использования уже имеющегося тепла, но и отопления дома без затрат топлива или электроэнергии. Это тепловой насос – устройство, позволяющее использовать энергию, накопленную в окружающей среде на нужды отопления, горячего водоснабжения или кондиционирования воздуха. Внешний контур теплового насоса, собирающий тепло окружающей среды, представляет собой наполненный специальным теплоносителем трубопровод, уложенный в землю или в воду. Существуют модели, способные извлекать тепло для отопления даже из зимнего воздуха, однако они пока не получили широкого распространения. А вот использование любого доступного в зимнее время источника тепла с температурой около нуля градусов (грунт, водоем) уже сегодня является хорошим способом экономии для любого домовладельца. При применении теплового насоса до 80% энергии можно получать из окружающей среды, тем самым снижая затраты на отопление.
Основное направление экономии электроэнергии на освещение – переход на светодиодные источники света. Преимущества светодиодов – большой срок службы (до 50 тыс. часов эксплуатации), исключительная энергоэффективность (практически полностью отсутствует потеря энергии на нагрев). При этом имеется возможность регулирования яркости и цвета в широком диапазоне. Если добавить сюда высокую механическую прочность, экологическую безопасность, малые размеры, позволяющие выполнять скрытую и локальную подсветку, станет понятно, почему светодиодная лента и светильники так популярны.