Как показывает опыт, если построить дом по всем нормам энергосбережения или правильно провести реконструкцию старого дома, экономия энергии при его эксплуатации будет весьма существенной – от 36% до 79%. Об этом лучше подумать еще при подготовке проекта, чтобы в будущем существенно экономить свои средства.
Первым шагом к снижению расходов на отопление дома является определение того, где, как и почему тепло уходит из дома. Уже на этом этапе становится понятно, что для новых домов наиболее оптимальным источником экономии энергии, затрачиваемой на эксплуатацию дома, может быть модернизация системы вентиляции, а для ранее построенных, – утепление внешних ограждающих конструкций.
В новых домах
Приоритетным для новых домов оказалось уменьшение потерь тепла через вентиляцию. Но при этом нельзя было забывать о дополнительном утеплении наружных стен, установке энерго­сберегающих окон, дверей и устранении мостиков холода.
Как экономно вентилировать
Во всех рассматриваемых домах была запроектирована естественная вентиляция. Эксперт считал, что ее необходимо заменить принудительной приточно-вытяжной вентиляцией (ППВВ) с рекуперацией тепла, которая позволит значительно снизить теплопотери и сделать так, чтобы приток свежего воздуха в дом не зависел от погодных ­условий. Если в домах, находящихся на стадии проекта, устройство принудительной вентиляции не вызывало сомнений, то хозяев ранее построенных домов сложнее было убедить в необходимости таких радикальных перемен­. Поэтому эксперт предусмотрел несколько вариантов модернизации системы вентиляции (в том числе естественной).
Внимание! Принимая решение о том, какую вентиляцию следует установить в доме, стоит помнить, что стандарта энергосберегающего дома можно достичь только при наличии принудительной приточно-вытяжной вентиляции с рекуперацией тепла.
Способы модернизации вентиляции
Естественная вентиляция остается, но приток осуществляется через автоматические проветриватели, устанавливаемые в герметичных окнах. Степень их открытия зависит от влажности воздуха в помещениях, они могут быть вмонтированы в окна на любом этапе строительства. Благодаря автоматическому управлению проветриватели позволяют адаптировать приток воздуха к актуальным ­потребностям жильцов и предотвратить ­потери тепла из дома. Такое решение позволяет­ снизить теплопотери на 30%.
Замена естественной вентиляции на ППВВ с рекуперацией тепла с КПД порядка 70%. Кроме монтажа в домах принудительной вентиляции, было решено использовать котел с закрытой камерой сгорания вместо котла с открытой камерой сгорания. Это позволило избавиться от необходимости выполнения в котельной приточного канала­. В результате будет отсутствовать­ неконтролируемый приток наружного воздуха в помещение, где установлен котел. Это будет способствовать снижению теплопотерь.
В новых домах был предусмотрен монтаж камина. Нужно помнить, что при принудительной вентиляции в энергосберегающем доме устанавливают камин с закрытой камерой сгорания, который имеет независимую подачу воздуха в топку по отдельному каналу непосредственно с улицы. Благодаря использованию принудительной вентиляции вместо естественной удалось снизить количество теплопотерь на вентиляцию на 60–69%, а потребность в тепловой энергии для обогрева дома – на 19–28%. От суммы, которую планировали сэкономить, нужно отнять стоимость электроэнергии, потребляемой вентиляторами.
Использование ППВВ и грунтового теплообменника. Грунтовый теплообменник позволяет зимой предварительно подогревать вентиляционный воздух, поступающий снаружи, а летом – охлаждать его. Это повышает КПД вентиляции. Сочетание работы принудительной вентиляции с грунтовым теплообменником позволяет получить ощутимую экономию. Расчеты показывают, что такое решение позволяет снизить количество теплопотерь на вентиляцию на 68–77%, а потребность дома в тепловой энергии для обогрева – на 26–32%.
Более теплые наружные стены
Через наружные ограждающие конструкции домов, выполненных по старым нормативам, уходило бы 40–50% всех потерь тепла (без учета потерь через окна и входные двери). Сегодня нормы ужесточились. Поэтому увеличение толщины слоя теплоизоляции наружных стен, пола на грунте, крыши и перекрытий, отделяющих отапливаемые зоны дома от неотап­ливаемых, оказалось необходимым. В энергосберегающем доме среднее значение сопротивления теплопередаче наружных стен R = 6,6 (м²•K)/Вт. Это в два раза больше, чем требуют ныне действующие нормы (ДБН В.2.6–31:2006 «Конструкции зданий и сооружений. Теплоизоляция зданий»).
Наружные стены. Проще всего­ было повысить теплоизоляционные свойства двухслойных стен. Для этого достаточно увеличить толщину теплоизоляции или использовать материал, обладающий более высокими теплоизоляционными характеристиками. Один из застройщиков сам пришел к такому выводу и решил изменить технологию сооружения наружных стен – вместо­ однослойных­ он­ ­выбрал двухслойные­. Эксперт не раз советовал и другим застройщикам уменьшить толщину ­конструктивного слоя стен и увеличить толщину теплоизоляционного. Толщина слоя теплоизоляции наружных стен подбирается с учетом­ опыта­ западных­ стран, экономических анализов и компьютерных расчетов. Стандартная толщина теплоизоляции энергосберегающих­ домов, строящихся в Германии, составляет 20–22 см. Экономические анализы показывают, что такая теплоизоляция подходит и для украинских климатических условий. Именно­ поэтому предлагаемая толщина слоя теплоизоляции для утепления стен домов чаще всего составляла не менее 20 см. Только в случае дома, который находился в процессе строительства, было предложено утеплить стены слоем теплоизоляции толщиной всего 15 см, поскольку уже сооруженная часть наружных стен была выполнена из «теплого» материала – ячеис­того бетона марки D400 толщиной 24 см. Коэффициент теплопроводности рекомендуемых материалов составлял максимум 0,04 Вт/(м•K), а иногда – всего 0,036 Вт/(м•K). Дополнительное утепление наружных стен привело к увеличению­ ­сопротивления теплопередаче с перво­начального R = 2,6 (м²•K)/Вт (в случае однослойной стены) или R = 3,85 (м²•K)/Вт (в случае двухслойной стены) до R = 5,56 (м²•K)/Вт. Дополнительное утепление наружных стен позволило уменьшить количество уходящего через них тепла на 26–51%, а потребность домов в тепловой энергии для обогрева – снизить на 5–12%.
Внимание! Увеличение толщины­ теп­лоизоляционного материала должно касаться также фундаментных стен, при этом сам материал должен обладать повышенной стойкостью к воздействию влаги.
Крыша. Согласно старым нормам по теплоизоляции зданий в проектных решениях крыши домов должны быть утеплены материалом толщиной 18–20 см с коэффициентом ­теплопроводности λ = 0,042 Вт/(м•K). Но экономические расчеты ­показали, что ­рентабельная толщина­ теплоизоляции­ на крыше составляет­ 30 см. Именно такая­ толщина предлагалась чаще всего.
При этом коэффициент теплопроводности используемого теплоизоляционного материала должен составлять максимум λ = 0,04 Вт/(м•K).
Важно, чтобы утепление крыши было выполнено в два слоя. Первый слой (толщиной 20 см) должен быть уложен между стропилами­, а второй – под ними. Второй слой утепления следует укладывать без разрывов, с разбежкой стыков­ плит, уложенных в первом слое ­теплоизоляции. Такое решение снижает­ риск появления мостиков холода и улучшает теплоизоляцию крыши­. Есть еще один способ повышения теп­лоизоляционных свойств крыши – уменьшение толщины стропил (поскольку древесина проводит тепло лучше, чем теплоизоляция), например, с 10 до 8 см. Но этот вариант можно принять только после выполнения конструктором расчетов­, касающихся­ прочности такой конструкции.
Внимание! Как правило, такая­ же теплоизоляция (как для крыш) предлагается для перекрытий­, которые отделяют неотапливаемую часть дома от отапливаемой, например, для перекрытия под неотапливаемым чердаком.
Увеличение слоя теплоизоляции и улучшение ее теплоизоляционных свойств позволило достичь сопротивления теплопередаче крыши R = 5–7,1 (м²•K)/Вт. В результате­ количество теплопотерь через крышу и перекрытия, отделяющие отапливаемую часть дома от не­отапливаемой, снизилось на 24–37%, а полная потребность домов в тепловой энергии – на 5–9%.
Пол на грунте. В проектируемых домах полы покрывали слоем теплоизоляции толщиной 4–8 см, иногда часть полов вообще не была утеплена. По мнению эксперта самым выгодным является­ утепление полов на грунте 20-сантиметровым слоем теплоизоляционного материала с коэффициентом теплопроводности λ = 0,038 Вт/(м•K). Это позволяет достичь сопротивления теплопередаче пола R = 6,67 (м²•K)/Вт и снизить количество теплопотерь в грунт на 38–45%, благодаря чему полная потребность дома в тепловой энергии для обогрева снижена на 3–5%.
Больше всего тепловой энергии потреблял дом, в котором часть пола на грунте вообще не имела теплоизоляции. Утепление пола материалом толщиной 20 см находится на грани окупаемости. Но такая толщина слоя имеет свое энергетичес­кое и практическое обоснование, поскольку именно в нем укладываются трубы систем отопления и горячего водоснабжения.
Достаточная толщина теплоизоляции позволяет снизить количество теплопотерь в почву и одновременно уменьшить количество потерь, которые связаны с передачей тепла в системе центрального отопления и горячего водоснабжения. При малой толщине этого слоя трубы укладывались бы непосредственно на бетонную стяжку.
Если при этом сами трубы не были бы покрыты слоем теплоизоляции (что встречается достаточно часто), то потери тепла в системе горячего водоснабжения составили бы 30%.
Утепление внутренних стен
Через внутренние стены, отделяющие отапливаемую часть дома от неотапливаемой, может уходить значительное количество тепла. Поэтому их следует утеплить, чтобы избежать утечек тепла в помещения с более низкой температурой. Обычно в неотапливаемой части дома находятся гараж или котельная. Значит, для снижения потребности дома в тепловой энергии нужно утеплить стены, отделяющие гараж (или иное подсобное помещение) от остальной части дома, слоем негорючего теплоизоляционного материала толщиной минимум 10 см с коэффициентом теплопроводности максимум λ = 0,04 Вт/(м•K). Температуру в ­отапливаемом гараже нужно поддерживать не выше +5°C. Это позволит снизить потребность дома в тепловой энергии почти на 3%.
Оконная и дверная столярка
Окна и входные двери по своей природе обладают более низкими теп­лоизоляционными свойствами­, чем стены или крыша. Поэтому они занимают одно из первых мест в спис­ке причин возникновения потерь тепла. Рассматриваемые примеры домов демонстрируют, что стоит не только подумать об использовании окон и дверей­ с ­повышенными тепло­изоляционными характеристиками, но и проанализировать размещение окон на фасадах домов. Желательно, чтобы с северной стороны их было как можно меньше, а с южной – как можно больше. Однако экономия, связанная с установкой энергосберегающих окон и дверей, не является настолько большой, чтобы компенсировать их высокую стоимость. В проектах предлагается установить в домах стандартные окна с рамами, имеющими сопротивление теплопередаче R = 0,67 (м²•K)/Вт, стеклопакетами с R = 0,9 (м²•K)/Вт. Но этого ­мало. В энергосберегающем доме­ окна должны иметь рамы с сопротивлением­ теплопередаче­ R = 0,77 (м²•K)/Вт и стеклопакет с R = 1,0 (м²•K)/Вт, при этом дистанционные рамки ­стеклопакета следует выполнять из «теплого» материала.
Такое же остекление предусмотрено для мансардных окон. Их производители выпускают­ продукцию, которая отвечает требованиям по теплоизоляции для энергосберегающих домов.
Повышение теплоизоляционных свойств окон и входных дверей позволило достичь среднего значения сопротивления теплопередаче R = 0,63–0,67 (м²•K)/Вт для всех окон (с учетом мостиков холода на стыке оконной рамы с оконным проемом и дистанционной рамкой). В одном из рассматриваемых домов среднее значение R составило 0,92 (м²•K)/Вт. Дело в том, что в нем хозяева сами­ решили установить окна с рамами­, обладающими сопротивлением теп­лопередаче R = 0,83 (м²•K)/Вт, с тройными стеклопакетами с R = 1,51 (м²•K)/Вт и «теплыми» дистанционными рамками.
Наружные и гаражные двери­, которые были предложены в ­проек­тах­­ для установки, обла­дали низким­ сопротивлением теплопередаче­ R = 0,5 (м²•K)/Вт. Предложили­ установить двери­ с более высокими тепло­изоляционными характеристиками (R = 0,77 (м²•K)/Вт). Но полученная экономия была незначительной – потребность дома в тепловой энергии снижена на 2–4%. Только в доме, в котором хозяева установили энергосберегающие окна с повышенными теплоизоляционными характеристиками (среднее значение R = 0,92 (м²•K)/Вт), она составила 8%.