Энергоэффективные технологии и материалы в малоэтажном строительстве

В настоящее время наблюдается развитие малоэтажного домостроения, в виде малоэтажных многоквартирных зданий и индивидуальных коттеджей, решающих социально-экономическую проблему обеспечения населения комфортным, доступным, экологичным жильем. Планируется, что к 2020 г. малоэтажное строительство будет составлять 65 – 70 % от общего объема возводимых жилых зданий, что соответствует строительству 150 млн. кв. м. в год или до 1 млн. индивидуальных домов ежегодно [1]. Для интенсификации процессов малоэтажной застройки реализуются государственные программы «Жилище», «Свой дом», «Доступное жилье». Актуальной задачей современного строительства является использование экологичных и экономичных материалов и технологий, способствующих снижению расхода энергетических ресурсов. Целью данного исследования является систематизация научных представлений и практических решений энергоэффективного малоэтажного строительства.

Изначально при возведении малоэтажной застройки может быть выбран проект строительства отдельно стоящих или блокированных зданий. Блокированная технология возведения малоэтажных зданий (рисунок 1) предпочтительна не только в экономическом отношении, способствуя сокращению затрат на организацию и содержание инфраструктуры, инженерных сетей и коммуникаций, но и повышает энергоэффективность блокированного комплекса.

Рисунок 1 - Пример блокированной малоэтажной застройки

Так, применение строительной технологии блокирования зданий позволяет снизить затраты на отопление на 35-40 % [2]. Это обусловлено тем, что потери тепловой энергии происходят в основном через стены - до 45% от всего потребляемого индивидуальным строением тепла, где до 100% угловых помещений [3]. Блокирование двух стен соседними зданиями позволяет снизить теплопотери. В работе Дериной М.А. показано, что линейная блокировка 10 отдельных двухэтажных домов приводит к снижению затрат на отопление на 33% [4].

Энергоэффективность малоэтажного строения также может быть повышена посредством заглубления одного этажа и использования тепла верхнего слоя грунта как альтернативного источника энергии, где в период высоких температур и солнечной радиации происходит накопление тепла на глубину да трех метров [5]. При переносе одного этажа в подземное пространство приводит к росту энергоэффективности на 14% и снижению теплопотерь наружных заглубленных стен в 2,7 раз. Для эффективного использования тепла грунта предлагается дополнительно использовать теплообменники и тепловые насосы. Например, прокладка воздуховода в подвальном помещении обеспечивает снижение расхода тепловой энергии до 37% в комнате площадью 18м2, а сама конструкции воздухообмена окупается за один отопительный сезон [4].

Важным для обеспечения энергоэффективности малоэтажного здания, особенно отдельно стоящего, является применение материалов ограждающих конструкций с высокой теплозащитой. Использование традиционных материалов для обеспечения нормативных показателей по сопротивлению теплопередаче (кирпич, керамзитобетон, арболит, керамические блоки, пенобетон) требует существенного утолщения стен. Проблема использования одного вида конструктивного материала стен привела к развитию рынка трехслойных строительных систем, отвечающих требованиям теплозащиты, прочности, экономичности и долговечности.

При этом могут использоваться как готовые трехслойные блоки, так и устраиваемые при строительстве малоэтажных зданий. Последние предполагают использование наружных слоев, как оставляемой опалубки стен, например из кирпича, керамзитобетона, вибропрессованного бетона, листовых композитов и др. Внутри трехслойной конструкции устраивают слой теплоизоляционного материала, например из пенополистирола, пенополиуретана, фибротилита, минерального утеплителя, ячеистого бетона и др.

Способом повышения энергоэффективности малоэтажного здания является использование в наружных слоях гипсового камня с низкой теплопроводностью, что позволяет снизить теплопотери, обеспечить лучшую паро- и воздухопроницаемость здания и сократить сроки его возведения до 2 раз. В качестве слоя теплоизоляции при устройстве стен в несъемной опалубке, а также стяжек пола получил пеногипс. Так, экспериментальное строительство одноквартирного дома без отделки, с применением таких технологий, выполнено за 5-7 дней (на готовый фундамент), имеет низкую себестоимость за счет использования экологичного техногенного продукта [6].

Также перспективным является встраивание солнечных коллекторов в ограждающие конструкции, выполняющих функции источника тепла и теплозащиты, позволяющих снижать затраты тепловой энергии малоэтажного здания на 40-60%, а в сочетании с утеплением наружных ограждающих конструкций до 80% [7].

Для повышения энергоэффективности малоэтажной застройки важным является увеличение сопротивления теплопередаче светопрозрачных систем. В этом случае применяют различные конструктивные и технологические решения устранения мостиков холода между остеклением и стеной, выполнения откосов с использованием теплоизоляции, в том числе с сезонными рамками [8].

Кроме того используются многослойные стеклопакеты, наполненные инертными газами, повышающими теплотехнические характеристики окон. Используются технологии нанесения металлических оксидных покрытий на внутреннюю сторону стеклопакета для повышения сопротивления теплопередаче [9]. Разработаны оконные системы с теплоотражающими экранами, светопрозрачными ставнями, жалюзи, меняющими угол наклона в зависимости от уровня освещения, также имеется возможность совмещения светопрозрачных конструкций с гелиоколлектором [10].

Таким образом, в условиях роста цен на энергоносители и ограниченности природных ресурсов необходимо повышать энергоэффективность малоэтажного строительства. Систематизированы представления о технологиях возведения малоэтажных зданий (блокирование, заглубление этажа с использованием тепла грунта и др.). Представлен обзор современных трехслойных и гипсовых материалов ограждающих конструкций, конструктивные и технологические решения, повышающие энергоэффективность светопрозрачных систем.