Золотая середина между затратами на утепление здания и последующими затратами на отопление и кондиционирование

При строительстве зданий одним из основополагающих моментов для обеспечения комфорта и снижения затрат на отопление и кондиционирование является выбор ограждающих конструкций здания. Ограждающие конструкции - это такие компоненты, как стены, кровля, окна и двери, которые отделяют здание от наружного воздействия и позволяют обеспечить необходимый микроклимат внутри.

Если стоимость строительства ограждающей конструкции составляет 15-40% от общей стоимости строительства, то ее вклад в стоимость жизненного цикла, особенно в стоимость энергии, составляет около 60%. Ограждающие конструкции должны минимизировать потери тепла зимой и поступление тепла летом. Для этого применяют различные методы и системы утепления (повышают коэффициент сопротивления теплопередаче). В основном на сегодняшний момент распространены следующие системы наружного утепления.

Относительно к фасадам стен:

• системы утепления с оштукатуриванием фасадов;
• системы утепления с защитно-декоративным экраном (вентилируемый фасад);
• системы утепления с облицовкой кирпичом или другими мелкоштучными материалами;
• системы утепления малоэтажных деревянных домов.

Относительно к кровле:

• создание теплоизоляционного слоя изнутри;
• создание теплоизоляционного слоя снаружи.

Также, в качестве ограждающих конструкций применяются изделия заводской готовности, которые уже утеплены и готовы непосредственно к монтажу, такие как сэндвич-панель.

Основной теплозащитной характеристикой для любой системы, изделия или элемента ограждающей конструкции здания является такой параметр как сопротивление теплопередаче (обозначается Rт - м2 0С/Вт) еще его называют «коэффициентом термосопротивления». Простыми словами, он показывает какое количество тепла (Вт) выйдет из здание через 1 м2 стены (кровли или другой ограждающей конструкции) при определенной разности температур внутри и снаружи помещения. Чем он выше, тем меньше тепла теряет здание. Увеличение толщины материала увеличивает «Rт», сопротивление многослойной стены равна сумме сопротивления всех слоев.

Любой элемент ограждающих конструкций обладает данной характеристикой, к примеру, чтобы свести к минимуму потери тепла через окна, желательно использовать малое количество и небольшие по размеру окна с высоким значением «Rт». В тоже время окна должны обеспечить естественное освещение, помещения, поэтому величина окна должна составлять не менее 15% от общей площади помещения.

Южные окна могут быть очень широко использованы для пассивного солнечного отопления, поэтому основную часть оконных проёмов следует располагать с юга. В летние дни окна можно легко защитить от излишнего соленного тепла с помощью занавеса или солнцезащитного козырька. Для сокращения теплопотерь через окна с остальных фасадов желательно использовать ИК-защитное покрытие, которое сокращает выход лучистой тепловой энергии из здания.

Расположение наружных дверей, также дает свой вклад в тепловые потери здания, поэтому их следует располагать с учетом ветрового воздействия, рекомендуется их размещать с наименее ветреной стороны. Для сохранения тепла или холода внутри здания желательно обустройство тамбура.

Однако основная часть тепловых потерь происходит через стены, кровлю и пол. Более 80% тепловых потерь приходится на эти элементы. В связи с чем, остановимся подробнее на вопросе выбора толщины теплоизоляционного слоя (и как следствие, коэффициента термического сопротивления Rт – м2 0С/Вт) для ограждающих конструкций здания.

С одной стороны, высокий коэффициент термического сопротивления позволит уменьшить тепловые потери здания и сэкономить на отоплении и кондиционировании, с другой стороны, увеличение коэффициента приводит к дополнительным финансовым затратам при строительстве.

ТКП 45-2.04-43-2006*(РБ) регламентирует следующее: «Приведенное сопротивление теплопередаче наружных ограждающих конструкций Rт должно быть не менее нормативного сопротивления теплопередаче Rт.норм, приведенного в таблице 5.1».

В указанной таблице приводятся следующие данные для нового строительства:

• Наружные стены зданий – Rт.норм = 3,2 м2 0С/Вт;
• Совмещенные покрытия, чердачные перекрытия и перекрытия над проездами – Rт.норм = 6.0 м2 0С/Вт;
• Заполнения световых проемов - Rт.норм = 1,0 м2 0С/Вт.

Материалы с меньшим термическим сопротивлением чем нормативный (Rт.норм) применять не рекомендуется. Однако, будет-ли экономически эффективно превысить значения Rт, и тем самым, добиться высокой энергоээфктивности здания, а дополнительные финансовые вложения в увеличение Rт компенсировать за счет сокращения затрат на отопление и кондиционирование?

Дополнительные затраты в увеличение значения Rт (закупка более дорогие и энергоэффективных материалов, увеличение толщины стен и пр.) приведут к тому, что в процессе эксплуатации сократятся затраты на отопление и кондиционирование здания.

Логично, что самым эффективным решение является, то при котором сумма всех затрат, это затраты на термоизоляцию, затраты на ее обслуживание, затраты на отопление и кондиционирование здания, за период эксплуатации ограждающих конструкций будет минимальной. Другими словами, необходимо минимизировать капитальные затраты на строительство и одновременно будущие затраты на отопление и кондиционирование. На графике 1, для примера, показаны результаты расчета экономически эффективной толщины теплоизоляционного слоя наружной стены здания, расположенного в г. Минск, для расчета использовались следующие исходные данные:

• Материал стен – сэндвич-панель, наполнитель минеральная вата;
• Стоимость тепловой энергии – 101,89 руб./ Гкал;
• Стоимость сэндвич-панели – 311,55 руб./м3 (из открытых источников);
• Стоимость монтажа транспортировки и прочее – 34,20 руб./ м3 (по объектам аналогам);
• Срок эксплуатации сэндвич-панели (до кап. ремонта) – 25 лет (из открытых источников).

Проанализировав данные мы видим, что наиболее эффективным для применения является сэндвич-панель толщиной 20 см, что соответствует значению Rт = 3,9 м2 0С/Вт.

Данный пример показывает, что при существующих ценах на энергоресурсы, к моменту капитального ремонта, вложения в увеличение термического сопротивления с 3,2 м2 0С/Вт (согласно ТКП 45-2.04-43-2006*) до 3,9 м2 0С/Вт (согласно анализа) окупятся, а суммарные затраты (приведенные затраты), которые являются суммой затрат на строительство и последующее отопление здания, будут минимальными.

Важно при расчете оптимальной толщины термоизоляции ограждающих конструкций учитывать не только:

• Климатические условия;
• Термические свойства ограждающих конструкций;
• Но и такие показатели как:
• Срок эксплуатации ограждающих конструкций, лет;
• Стоимость ограждающих конструкций, стоимость СМР и прочее, руб.;
• Стоимость тепловой энергии, руб.

Такой же расчет необходимо выполнять и для остальных ограждающих конструкций - кровли и пола.

Поэтому, для достижения наибольшей энергетической и экономической эффективности необходимо для каждого здания, индивидуально, рассчитывать толщину термоизоляции. При расчете необходимо принимать во внимание не только теплотехнические характеристики изоляции и климатические данные, но и такие показатели как срок её эксплуатации и стоимость. Так как теплотехнические характеристики, а, следовательно, и затраты на отопление здания напрямую зависят от этих показателей.