Результаты строительства экспериментальных энергоэкономичных жилых домов в микрорайоне Куркино

В. В. Целиков, генеральный директор Московского  регионального фонда поддержки науки

Всего построено 28 трехэтажных таунхаусов, площадь квартиры на одну семью составляет 190–210 м², имеется гараж. Такие секции сблокированы в два корпуса. Дома предназначены для плотной пригородной и городской застройки.

Конструкция: морозоустойчивый фундамент мелкого заложения (не путать с мелкозаглубленным фундаментом); железобетонный сборномонолитный каркас массой в 1,5–2 раза меньшей, чем у аналогов; приставные балконы (лоджии).

Тепловая оболочка: утепление фундамента, полов, грунта по периметру здания экструзионным ППС; толщина эффективного утеплителя стен и покрытия 300–350 мм; энергоэффективные окна с шириной коробки 104 мм и стеклопакетом с «мягким» покрытием стекол (из трех стекол два с «мягким» покрытием).

Применена вентиляция с рекуперацией, рекуператоры в основном роторные, в том числе с функцией возврата влаги и коэффициентом полезного действия до 85–90 %.

Себестоимость метра квадратного увеличена за счет энергосберегающих мероприятий на80–100 долл. США. Эта величина может быть заметно снижена при массовом производстве оборудования на территории Российской Федерации.

К зданиям подведен газ, устроено автономное теплоснабжение и ГВС, на части домов установлены солнечные коллекторы.

Проведены теплотехнические измерения: дважды тепловизионные и многократные инструментальные. После устранения недочетов и небольшого ремонта контрольной секции коэффициент теплотехнической однородности наружных стен составил не менее 0,85, а приведенное сопротивление теплопередаче R не менее 6 м²•град/Вт (без учета окон).

Удельный расход тепловой энергии за отопительный период с учетом нормативных бытовых тепловыделений и теплопоступлений с солнечной радиацией будет в 4,5–5,5 раз меньше норматива, который для таких домов составляет 160 кВт•ч/м²  (согласно МГСН 2.01–99).

Данный подход можно применить и при строительстве многоэтажных «теплых» домов. Возникающие при этом дополнительные трудности преодолимы при правильном проектировании.

Исполнители по проекту

Генеральный заказчик: ГУП «Управление экспериментальной застройки микрорайонов». Генеральный проектировщик: ГУП «Моспроект-3». Научное руководство: Московский региональный фонд поддержки науки.

Перечень основных инноваций

Конструкция

Применен морозоустойчивый фундамент мелкого заложения (МФМЗ), глубина заложения 0,6 м. В 10 секциях применен скрытый ригель и плиты пустотного настила массой 225 кг/м² вместо обычных для монолита 400 кг/м². Жилая секция состоит из двух ячеек, размер в осях 6 400 × 12 800. Каркас облегчен на 40–50 %.

Тепловая оболочка

Первый этаж облицован кирпичом, толщина теплоизоляции 300 мм (минеральная вата); второй этаж корп. 1 выполнен в «мокром» исполнении, минеральная вата 300 мм, третий этаж – вент-фасад; второй и третий этаж корп. 2 имеют теплоизоляцию из фасадного ППС толщиной 250 мм, закрытого минеральной ватой толщиной 50–100 мм. Внутренняя стена имеет толщину 300 мм, ячеистый бетон плотностью 600 кг/м³. Таким образом, суммарная толщина стен составила 600–650 мм, применено 4 типа фасадов.

Окна

помимо высоких теплотехнических параметров имеют жесткую раму, надежную фурнитуру и допускают регулировку уплотнений для минимизации воздухопроницаемости.

Фрагмент главного фасада

Вентиляция с рекуперацией

Обосновано применение роторных рекуператоров как наиболее оптимальных для нашего климата. Применено 10 изделий с металлическим ротором (Швеция), 15 изделий с ротором из пластика (США) и три пластинчатых рекуператора.

Перечисленные инновации в основном реализованы впервые (для России) или впервые в таких масштабах.

С учетом замечаний и опыта при создании и дальнейшей эксплуатации, эти мероприятия можно будет рекомендовать для применения. По перечисленным направлениям накоплен большой опыт для реализации в следующих проектах. Определена кооперация для производства оборудования в Российской Федерации.

Монтаж вентиляционной системы

Экономические показатели

Удорожание за счет энергоэффективных мероприятий составило от 80–100 до 130 долл. США/м², разброс связан с типом примененных фасадов (дешевле из ППС) и учетом или не учетом стоимости солнечных коллекторов и контуров к ним (использование коллекторов пока не рационально).

При текущей стоимости тепловой энергии простая окупаемость составит десятки лет. Однако необходимо учесть, что основной срок эксплуатации всех новых зданий придется на время резкого роста стоимости энергоресурсов, т. е. уже через 3–5 лет окупаемость составит 7–8 лет. Такая оценка дается с учетом снижения стоимости энергоэффективных мероприятий и возможного повышения цены на газ до 200–300 долл. США за 1 000 м³ в среднесрочной перспективе. Тогда проекты будут реально окупаться. Себестоимость проекта в Куркино составила 945 долл. США/м², что сопоставимо с обычными проектами.

Анализ показал, что наибольшим потенциалом по снижению стоимости обладает вентиляционная система, далее – окна; трудно снизить стоимость фасадов. Цена вентилятора-рекуператора может быть доведена до уровня современных плит, посудомоечной машины и других бытовых устройств.

Массовое производство всей совокупности оборудования позволяет оценить возможное снижение его цены в 1,5–2 раза, т. е. до 40–60 долл. США/м². Для сравнения: ремонт новой квартиры начинается от 150–200 долл. США/м².

Ширина рамы энергоэффективного окна в 1,5–2 раза больше обычной

Рекомендации, непосредственно связанные с опытом эксперимента в Куркино

Качество проектных и строительных работ оказалось невысоким, что является обычным в настоящее время. Для «теплых» домов это неприемлемо.

Анализ показал, что огрехи проектирования и строительства ухудшают свойства тепловой оболочки на 20–30 %. Чтобы поставить вопрос о массовом строительстве, необходимо провести ряд предварительных мероприятий:

1. Желательно провести ревизию технических свидетельств основных фасадных систем. Даже на уровне свидетельств содержатся ошибки, несовершенство технологий. На уровне стройки популярные вентилируемые фасады выполняются с дефектами, утеплитель плохо закреплен, имеются зазоры, неплотности и т. п. Все виды фасадов выполняются c неплотным прилеганием утеплителя к стенам, в том числе из-за кривых стен.

2. Полезно провести выборочную работу по обследованию эксплуатируемых в городе фасадов изнутри, с замерами поля температур и даже скорости течения воздуха в зазоре между внутренней стеной и утеплителем, что приводит к выносу тепла. Проведение таких замеров технически возможно.

3. При составлении энергетического паспорта необходимо основной упор делать на поэлементные требования к теплозащите. Так называемый потребительский подход позволяет путем манипуляций и оговорок утверждать слабые проекты после выпуска документации, не внося в нее необходимые изменения.

4. Необходимо проработать раздел с принудительной механической вентиляцией квартир и продвигать его в нормативную базу, как первоочередное мероприятие.

Данные предложения должны повысить общий уровень, хотя и трудны для массового внедрения в современных условиях.

Утепление фундамента экструзионным ППС

Утепление полов первого этажа

Предложения по дальнейшим работам

1. Предлагается к существующему МГСН 2.01–99 выпустить краткое отдельное дополнение. Со временем это дополнение будет развиваться, и следующим этапом будет выпуск «Пособия по проектированию…». Продвигать, как минимум, 3-литровый национальный стандарт.

2. С учетом опыта эксперимента в Куркино, полезно начать проектные работы по двум–трем типам зданий: малоэтажные от 2–3 до 4–5 этажей без лифта; многоэтажные с широким корпусом до 20–25 этажей. Последние могут выйти на удельную величину до 15–20 кВт•ч/м².

3. Интересное направление – реконструкция старых зданий с переводом их в категорию высокоэнергоэффективных. Оно успешно развивается за рубежом.

4. Выполнение проектов. Здесь возникает проблема обоснования и обеспечения дополнительного финансирования. Решается, если инвестор, кроме положенных платежей, возьмет на себя и дополнительные расходы. Обязательное принуждение к выполнению новых норм по теплозащите, даже если они будут быстро утверждены, в настоящих условиях крайне затруднительно. Необходима серьезная коррекция законодательства, утверждение и внедрение технических регламентов.

5. Чтобы снизить себестоимость дополнительных энергоэффективных мероприятий, нужно производить ежегодно хотя бы несколько сот тысяч квадратных метров таких зданий. Это потребует от 10–20 млн долл. США дополнительно. Такую сумму можно получить от международных организаций под приемлемый процент и на довольно длительный срок, учитывая актуальность темы.

Заметный народнохозяйственный эффект от экономии тепловой энергии возможен при массовом производстве таких зданий и с обязательным учетом особенностей работы ТЭЦ, которые в теплофикационном режиме вырабатывают основную часть электроэнергии для крупных городов.

В настоящее время активно обсуждаются и находят применение автономные энергоустановки. Преимущества распределенной генерации, в том числе и с локальными сетями, успешнее реализуются при застройке «теплыми» домами. В этом случае проблемы пиковых мощностей и неравномерного потребления электроэнергии в течение суток решаются применением теплонакопителей, теплонасосных систем и иных устройств разумных размеров. Последнее справедливо и в общем случае.

Предварительные оценки показывают также, что при высоком эффективном КПД (выработка электроэнергии) до 57–58 % на самых современных ПГУ выгодно брать от ТЭС только электро-энергию, а тепло и ГВС обеспечивать в «теплых» домах от газовых сетей; теплосети исключаются. Это целесообразно при новом строительстве с невысокой плотностью застройки.

С учетом наметившегося дефицита газа, тепловая электрогенерация со временем будет частично переориентирована с газа на уголь. Угольные ТЭС будут расположены вне больших городов и работать в конденсационном режиме.

Таким образом, массовая застройка энергоэффективными домами позволяет планировать более рациональную тепловую электрогенерацию. Перспективный потенциал сбережения энергоресурсов составит от 300–400 млн т. у. т. в год, в основном дефицитного газа.

Подробное описание вопросов, кратко изложенных в этой статье, будет  в последующих публикациях.