Kонструктивные решения энергосберегающих зданий

Б. Н. Волынский, главный конструктор, ГПИ "Мосгражданпроект"

Министерством строительства Московской области этой теме уделяется особое внимание. В последние годы по заданию Минмособлстроя был проведен комплекс исследований, направленных на определение путей рациональных конструкций наружных стен жилых многоэтажных зданий. В рамках этих работ был выполнен анализ проектных решений, проведены научно-экспериментальные теплофизические и прочностные испытания стеновых ограждающих конструкций. К работе были привлечены ведущие институты страны - НИИ Строительной физики, РААСН и НИИЖБ Госстроя РФ.

Важнейшим этапом на этом пути явилась разработка ТСН Московской области "Нормы теплотехнического проектирования гражданских зданий с учетом энергосбережения". В разработке этих норм приняли участие НИИ Строительной физики, "Мосгражданпроект", АО КПД, "Сантехпроект".

ТСН содержат требования по теплозащите проектируемых зданий по величине требуемого удельного энергопотребления. Нормы предназначены для обеспечения основного требования - эффективного использования энергии при проектировании зданий путем выявления суммарного эффекта энергосбережения от использования архитектурных, строительных и инженерных решений, направленных на экономию энергетических ресурсов. При этом здание и системы его обеспечения рассматриваются как единое целое. Выбор окончательного проектного решения выполняется на основе сравнения вариантов по наименьшему значению расчетного удельного расхода тепловой энергии системой теплоснабжения на отопление здания в сопоставлении с требуемой величиной удельного расхода энергии, устанавливаемой ТСН.

Такой подход в нормировании теплозащиты позволяет оценивать эффективность использования энергии путем установления суммарного эффекта энергосбережения в результате варьирования проектных решений и степени автоматизации процесса подачи топлива на нужды отопления. Это является существенным шагом вперед в теплотехническом проектировании зданий.

ТСН содержат требования к энергетическому паспорту здания, в котором отражаются все теплотехнические и энергетические характеристики, устанавливаемые в процессе проектирования. Энергетический паспорт - важнейший документ, который содержит необходимый и достаточный объем показателей, который позволяет проверить соответствие проектных показателей проектируемого здания нормативным требованиям. В ТСН приведен алгоритм расчета параметров энергетического паспорта при их расчете вручную. Операция по расчету параметров ЭП с применением ЭВМ производится с помощью программы Эп-pass, значительно упрощающей и сокращающей процесс расчета параметров паспорта.

Требования по повышению эффективности энергосбережения вплотную связаны с рациональными конструктивными решениями, приемлемыми при проектировании зданий различных строительных систем.

Одним из массовых видов строительства являются крупнопанельные здания. Мощная база строительной индустрии, высокие темпы строительства таких зданий при далеко не удовлетворенном спросе на жилье сделало необходимым найти такое конструктивное решение наружных стен крупнопанельных зданий, которое бы удовлетворяло требования 2-го этапа СНиП П-3, не требовало бы значительной реконструкции или замены стальных форм и оснастки для их изготовления.

Таким решением оказались трехслойные железобетонные панели с эффективным утеплителем взамен ранее применяющихся керамзитобетонных панелей. В качестве связей между наружным и внутренним слоями трехслойных панелей применены железобетонные шпонки. Эти связи - шпонки - имеют малые размеры поперечного сечения, армируются стержнями диаметром 4-5 мм из стали класса В-1 или Вр1 и располагаются прерывисто, равномерно распределяясь по всей площади панели. Изготовленные из тяжелого бетона, панели имеют качественную фактуру и могут изготавливаться фасадной поверхностью как вниз, так и вверх. Фасадные поверхности могут иметь полную заводскую готовность или окрашиваются в процессе строительства.

Панели разработаны "Мосгражданпроектом" совместно с АО КПД. В настоящее время ведется строительство зданий с такими панелями Подольским, Щелковским, Тучковским, Электростальским и Орехово-Зуевским ДСК, завершена разработка рабочих чертежей для Коломенского ДСК.

Весьма важным направлением в области строительства является поиск таких решений, которые позволили бы, используя преимущества индустриального домостроения, вместе с тем проектировать и строить многоэтажные здания с различными планировочными и фасадными архитектурными решениями.

В Академии архитектуры были разработаны принципиальные решения ширококорпусных жилых зданий, конструктивную основу которых составила система внутренних продольных и поперечных железобетонных стен, объединенных в единую пространственную схему дисками перекрытий. Наружные стены здания имеют поэтажную разрезку, опираясь на плиты перекрытий. Конструкция стен - трехслойная, кирпичная, с эффективным утеплителем; наружный и внутренние слои стены - кирпичные, толщиной 250 и 120 мм. Связь между слоями из нержавеющей стали. Таким образом, многоэтажный дом, возводимый из крупнопанельных конструкций имеет облик кирпичного здания. Архитектурные качества здания удовлетворяют современным требованиям архитектуры, а эта работа удостоена премии Совета министров РФ.

По этому принципу "Мосгражданпроектом" разработан проект 9-этажного жилого дома в г. Раменское, сборные железобетонные изделия для которого изготавливаются на Воскресенском ДСК. Следует отметить, что имеется реальная возможность упростить конструкцию наружных стен, применяя стеновые блоки из таких материалов, как полистиролбетон, газобетон и т. п., с их облицовкой кирпичом. В настоящее время по проекту "Мосгражданпроекта" совместно с АО ОКПД ведется строительство зданий такого типа в г. Щелково.

Следует особо отметить, что строительство кирпичных многоэтажных зданий с несущими стенами, отвечающих требованиям энергосбережения, не имеет сколько-нибудь отчетливой перспективы. Сложность и материалоемкость такого решения очевидны. Альтернативой кирпичных зданий может считаться каркасная система со стенами поэтажной разрезки комплексной (полистиролбетонные или газобетонные блоки с облицовкой кирпичом) конструкции. В качестве несущей системы используется безригельный каркас с натяжением арматуры, располагаемой в створе колонн. Перекрытие из пустотных плит высотой 220 мм. Колонны сечением 300х300 или 400х400 мм. Каркас работает по рамно-связевой системе, воспринимая рамами вертикальную нагрузку, а нагрузки, вызывающие горизонтальные перемещения здания, - диафрагмами жесткости.

Монтаж каркаса, оборудование для его монтажа, анкерные и натяжные устройства обеспечиваются НИИЖБом. Такое решение по предварительным подсчетам обеспечивает сокращение стоимости строительства на 20-25 %.

В заключение необходимо остановиться на безусловной необходимости сертификации проектной продукции. Только этот путь обеспечит надежность соответствия принимаемых проектных решений действующим нормам и правилам. Это тем более важно, что до сегодняшнего дня нет единообразных (типовых) решений по такому важному разделу, как проектирование "теплых" стен, соответствующих требованиям 2 этапа по энергосбережению.

Существуют технические решения, разработанные Минстроем (теперь Госстроем) России. Однако, эти решения носят рекомендательный характер, они не выполнены на стадии рабочих чертежей, допускают различные конструктивные решения и не позволяют унифицировать способы возведения "теплых" стен с применением имеющихся в регионе материалов.

Следует отказаться от практики получения дополнительных согласований при проектировании, так как это не гарантирует надежность и рациональность принимаемых в проектах решений. Однако не все заказчики относятся к вопросам сертификации проектной продукции одинаково ответственно. Например, сертифицированы проекты зданий и изделий Щелковского, Подольского и Тучковского ДСК, но не представлена для сертификации документация Воскресенского ДСК.

Сертификация проектной продукции должна быть признана обязательным условием при утверждении проектов.

Важно отметить, что проектирование зданий, отвечающих требованиям энергосбережения, вовсе не означает автоматического их удорожания. Реализация рациональных конструктивных решений обеспечит не только энергоэффективность зданий, но и позволит проектировать здания, отвечающие современным архитектурным требованиям, без существенного увеличения материальных затрат.

Тел. (095) 333-8465