Здания

Приоритеты качества жилого здания

Содержание страницы

В России в настоящее время основными приоритетными аспектами качества здания являются характеристики, которые обеспечивают «устойчивость среды обитания» и определяют потребительские свойства. Они адекватно корреспондируются с коммерческой составляющей строительства, а кроме того, могут быть использованы при административном регулировании качества строительства.

1. Система оценки устойчивости среды обитания

Национальное объединение строителей «НОСТРОЙ», НП «АВОК», ОАО «ЦНИИПромзданий», ООО «НПО ТЕРМЭК» разработали в 2011 году стандарт «“Зеленое строительство”. Рейтинговая система оценки устойчивости среды обитания. Здания жилые и общественные» .

1.1. Характеристики устойчивости среды обитания

В основу рейтинговой системы заложено понятие «устойчивость среды обитания». Главные характеристики этого понятия:

  • комфорт (воздушно-тепловой, акустический, световой);
  • экология (сохранение природной флоры и фауны, защита водной и воздушной среды, почвы, применение не загрязняющих среду строительных материалов, оборот отходов);
  • энергоэффективность;
  • социально-бытовые условия жизнедеятельности;
  • архитектурный облик застройки в гармонии с окружающей средой.

1.2. Приоритетные показатели качества жилого здания

Главными приоритетными показателями качества здания являются:

  • комфортность помещений;
  • экологическая безопасность здания;
  • энергоэффективность здания;
  • социально-бытовые условия жизнедеятельности;
  • архитектурный облик застройки в гармонии с окружающей средой.

Первые три показателя здания во многом определяются параметрами конструкций и примененными в них материалами и изделиями, на которые активно могут влиять проектировщики и строители.

Круг этих характеристик обусловливает потребительские качества застройки, которые адекватно корреспондируются с коммерческой составляющей строительства, а кроме того, могут быть востребованы при административном регулировании качества строительства.

Приоритетом нашей национальной рейтинговой системы определены энергоэффективность и экологическая безопасность здания как многофункционального комплекса, сочетающего архитектурные приемы энергосбережения, высокий уровень теплозащиты ограждающих конструкций и инженерные системы высокой энергетической эффективности.

2. Энергоэффективность конструкции жилого здания

Россия, являясь одной из ведущих держав мира по производству энергии, значительно уступает экономически развитым странам в вопросах рационального использования энергоресурсов. Так, сегодня на выпуск товарной продукции в среднем расходуется в Западной Европе – 0,5 кг у.т. на 1 доллар продукции, в США – 0,8, в России – 1,4. В нашей стране на отопление зданий расходуется тепла в 2–3 раза больше, чем в странах Западной Европы при равной жилой площади . На теплоснабжение зданий расходуется 40–50 % добываемого топлива, поэтому даже незначительное снижение теплопотерь зданиями обеспечивает существенную экономию теплоэнергетических ресурсов и снижение загрязнения природы.

2.1. Показатели энергоэффективности конструкции здания

Энергоэффективность (энергоэкономичность) здания и тепловой комфорт помещений являются характеристиками, которые обеспечиваются одними и теми же техническими средствами, в том числе конструкциями здания. По этой причине показатели энергоэкономичности конструкции здания рассматриваются с учетом одновременного обеспечения нормируемого теплового комфорта в помещениях.

2.1.1. Нормативно-правовая база повышения энергоэффективности зданий

Энергоэкономический анализ строительства и эксплуатации зданий и результаты научно-технического прогресса предполагают необходимость ресурсосбережения на основе использования инноваций.

Повышение энергетической эффективности зданий и сооружений связано с требованиями по снижению энергоемкости валового внутреннего продукта Российской Федерации, обеспечения рационального и экологически ответственного использования энергии и энергетических ресурсов. Указ Президента Российской Федерации «О некоторых мерах по повышению энергетической и экологической эффективности российской экономики» от 4 июня 2008 г. № 889 и Федеральный закон «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации» от 23 ноября 2009 г. № 261-ФЗ определяют основные направления повышения энергетической эффективности зданий, строений, сооружений, требования к энергетической паспортизации зданий, требования к региональным и муниципальным программам в области энергосбережения и повышения энергоэффективности, требования к проведению обязательного энергетического обследования и учету используемых энергоресурсов.

В результате анализа передового мирового опыта было принято решение о целесообразности гармонизации отечественной концепции энергоэффективности с концепцией стран Европейского союза, определенных «Директивой 2010/31/ЕС по энергетической эффективности зданий», с обязательным учетом отечественного опыта разработки нормативных документов, особенности состояния и развития отечественной производственно-строительной индустрии, экономики, климатических и географических особенностей. При этом имеет место еще одно важнейшее требование к отечественной концепции и системе нормативных документов – они должны быть научно гармонизированы с мировыми достижениями, т. е. прежде всего здесь недопустимо механическое переписывание зарубежных нормативных требований, экономически целесообразных по соответствующим странам .

Модель оценки энергоемкости (энергоэффективности) зданий стран Европейского союза ориентирована не только на определение уровня теплозащиты наружных ограждающих конструкций и выбор расчетных максимальных энергетических характеристик систем инженерного обеспечения, но, главным образом, на оценку эксплуатационных динамических характеристик энергопотребления в течение всего года. В данном случае под энергопотреблением понимаются все виды энергетических ресурсов: и тепловая энергия для систем отопления, вентиляции, горячего водоснабжения, и электрическая энергия на системы холодоснабжения, на привод вентиляторов и насосов, на системы освещения. Более того, потребление отдельных видов энергии приводится к эквиваленту расхода первичного топлива и проводится оценка негативного воздействия на окружающую среду продуктов его сгорания, как правило, по показателю эмиссии в атмосферу углекислого газа .

Энергоэффективность зданий и сооружений – это экономически целесообразное энергосбережение; показатель, характеризующий оптимизацию «стоимости жизненного цикла», включая первоначальные затраты на его жизнеобеспечение, затраты на эксплуатацию, в том числе энергетические ресурсы, на экологические издержки. Срок службы здания нередко составляет 100 лет и более, и поэтому стоимость его жизненного цикла должна учитывать прогнозы изменения располагаемых энергетических ресурсов и их стоимости .

2.1.2. Типы энергосберегающих зданий

Энергоэффективность здания является первоочередным приоритетом, которое достигается применением совокупности архитектурных приемов энергосбережения, высоким уровнем теплозащиты ограждающих конструкций и использованием инженерных систем высокой энергетической экономичности.

Анализ влияния конфигурации здания и свойств наружных ограждающих конструкций на энергопотребление позволяет выделить следующие три основных фактора .

Первый фактор связан с энергоэкономичным выбором объемно-планировочных решений. Существует множество статей и монографий, в которых проводится подробный анализ влияния объемно-планировочных решений на потери тепла через оболочку здания. Однако во всех городах строятся дома-башни, хотя совершенно очевидно, что с точки зрения экономии энергии и ресурсов они не относятся к энергоэффективным зданиям. Если, например, три дома-башни соединить вместе, то теплопотери через стены среднего здания будут в 2 раза ниже. Ко второй грубой ошибке проектирования при разработке объемно-планировочных решений следует отнести строительство домов с развитой наружной поверхностью – с лоджиями, балконами, эркерами, различными выступами и другими элементами, способствующим максимальной отдаче энергии и отопления улицы. Особенно этот фактор проявляется в климатических условиях России, где наблюдается сочетание низких температур с большими значениями скорости ветра. На отопление таких зданий расходуется в несколько раз больше тепла.

Второй фактор касается срока службы здания. Чтобы экономить энергию и одновременно увеличить производительность труда в строительстве, нужно строить здания длительного пользования. В России средний срок службы зданий равен 50 годам. Для компенсации сноса старых зданий требуются дополнительные материально-технические, энергетические и экономические ресурсы.

Третий фактор связан, с одной стороны, с расходом энергии, идущей на возведение наружных конструкций здания, а с другой – с потерями тепла при их эксплуатации. Парадокс этой взаимосвязи заключается в том, что с увеличением уровня теплозащиты ограждения уменьшается расход энергии при эксплуатации здания. В то же время увеличивается энергоемкость конструкции, т. е. увеличивается расход энергии на его создание и монтаж. Госстроем России проводится политика одновременно по двум направлениям: по «снижению материало- и энергоемкости зданий и сооружений и, как результат, снижению использования невозобновляемых природных ресурсов».

В конце XX – начале XXI века широкое распространение в мировой строительной практике получили следующие концепции строительства энергосберегающих жилых зданий :

  • энергоэффективные здания,
  • здания с низким энергопотреблением,
  • здания с ультранизким энергопотреблением,
  • здания с нулевым энергопотреблением,
  • пассивные здания,
  • здания высоких технологий,
  • «умные» (интеллектуальные) здания,
  • здания биоархитектуры,
  • экологически устойчивые здания (Sustainable Building).

2.1.3. Теплоэффективность наружных ограждающих конструкций

Требуемые теплозащитные и другие эксплуатационные качества наружных ограждающих конструкций зданий снижают капитальные и эксплуатационные затраты зданий, достигаются на основе выбора рационального конструктивного решения и строительных материалов, основанных на данных теплофизического, силового и других расчетов.

Зависимость параметров теплозащиты от климатических условий

Россия имеет большую территорию, отличающуюся разнообразными природно-климатическими условиями. Вся территория разбита на четыре климатических района. Каждый район характеризуется информацией по летним и зимним температурам, влажности, сезонной динамике ветров, глубине промерзания грунта, солнечной активности и т. д. К I району относятся территории Сибири и Дальнего Востока между 50° и 70° с. ш., ко II району – Европейская часть России на запад от Урала от 50° с. ш. до Полярного круга, к III и IV – южная степная зона Причерноморья. Эти данные необходимы для решения вопросов о выборе места строительства, ориентации здания и его планировочной структуре, для определения прочностных и теплозащитных качеств конструкций и глубины заложения фундамента.

Конструкция наружных ограждений, степень их долговечности в значительной мере определяются природно-климатическими условиями района строительства. В процессе эксплуатации на здание оказывают воздействия: температура и влажность наружного воздуха; скорость и направление ветра; солнечная и ультрафиолетовая радиация и другие факторы природной среды. Сведения о них дает строительная климатология – наука, изучающая климатические факторы, учитываемые при проектировании зданий и населенных пунктов. Данные о количественных значениях климатических параметров в районе строительства на территории России и других стран СНГ приведены в СП 131.13330.2012 «Строительная климатология» и в СНиП 2.01.01–82 «Строительная климатология и геофизика» .

Большинство неблагоприятных воздействий на ограждения являются комплексными, т. е. вызываемыми одновременным действием нескольких физических величин, например низкой температурой и ветром, высокой температурой и солнечной радиацией. Совместные действия их приводят к чрезмерному переохлаждению или перегреву конструкции. Однако следует иметь в виду, что при определении необходимых физических свойств конструкции, например ее сопротивления теплопередаче или теплоустойчивости, приходится учитывать только расчетные величины отдельных наиболее важных факторов, входящих в комплекс воздействий, так как закономерности влияния каждого из них существенно различны по своему физическому действию.

В ряде случаев необходим расчет по нескольким состояниям климатических воздействий, например по наиболее неблагоприятным условиям воздухопроницания (при сильном ветре и сопровождающей относительно умеренной температуре), по наибольшему возможному охлаждению при низкой расчетной температуре и относительном безветрии, по условиям большой скорости ветра и предельно низкой температуры (если их совпадение возможно по времени). Выбор сочетаний регламентируется соответствующими главами СНиП. Подробные сведения о воздействии климатических факторов на ограждающие конструкции представлены в СНиП 2.01.01–82 «Строительная климатология и геофизика».

Факторы теплозащиты наружных ограждающих конструкций

Увеличение теплосопротивления наружной ограждающей конструкции, например при увеличении толщины или (и) уменьшении теплопроводности материалов, приводит к замедлению теплопередачи и уменьшению расхода тепла на поддержание комфортной температуры помещения. Влагообмен между внутренним воздухом в помещении и наружным воздухом в зданиях проходит через наружные стены, двери, окна, а также через неплотности этих соединений конструкций, что приводит к изменению внутренней температуры помещения и снижению теплосопротивления наружной ограждающей конструкции.

При диффузии водяного пара через наружные ограждающие конструкции в них в зимний период активно накапливается влага, приводящая к снижению качества теплозащиты. Это связано с повышенным парциальным давлением водяного пара в воздухе помещений с относительно высокой температурой и естественным движением такой паровоздушной среды в наружную сторону здания, где меньшее парциальное давление и относительно низкая температура. При движении паровоздушной среды в зоне температуры точки росы водяной пар конденсируется на холодных наружных и внутренних (поровых и несклеенных межслоевых) поверхностях материалов конструкций. В этом случае понижается теплозащита конструкции, т. е. теряется теплоустойчивость. Накопление внутри конструкции влаги также может привести к ее разрушению, особенно быстро при замерзании влаги. Чтобы предотвратить попадание влаги, внутри ограждающей конструкции необходимо устраивать со стороны ее внутренней поверхности слой из специального пароизоляционного материала или использовать в составе внутреннего слоя наружной ограждающей материала, обладающего комплексными свойствами (например, несущими и пароизолирующими свойствами), или путем снижения внутренней влажности воздуха в помещении с помощью регулируемой вентиляции или периодическим открыванием форточки.

Недооценка необходимости поддержки нормальной влажности в помещении и надобности иметь требуемое сопротивление теплопереноса и паропроницания наружной ограждающей конструкции приводит к негативным последствиям: стена «плачет», краска намокает и шелушится, обои коробятся, появляется черная плесень.

Аналогичное явление может проявляться и на отдельных участках поверхности конструкций, которые внутри имеют так называемые «мостики холода» – элементы конструкции, расположенные в направлении теплопереноса и содержащие материалы с повышенной теплопроводностью (например, закладные металлические детали ЖБК, элементы крепления и кронштейны навесных фасадов и др.).

В наиболее неблагоприятном положении оказываются внешние острые углы зданий, зона которых находится под перекрестным влиянием внешних низких температур. Для устранения переохлаждения и промерзания углов необходимо их утеплять снаружи теплоизолирующим слоем.

Чтобы не допустить выпадения конденсата на внутренней поверхности конструкции (в том числе в зоне «мостика холода»), необходимо, чтобы температура внутренней поверхности конструкции при данной температуре и влажности внутреннего воздуха была выше температуры точки росы.

Вследствие конденсации водяного пара в ограждающих конструкциях не должны возникать повреждения (коррозия, появление грибка, гниение). Допускается в зимний период выпадение внутри конструкции такого количества конденсата, которое в летний период (период испарения) снова полностью может диффундировать из конструкции. С позиции стабилизации теплоустойчивости наружной ограждающей конструкции целесообразно, чтобы никакая влага не попадала в конструкцию и не могла бы там при достижении точки росы выпадать в виде конденсата.

Вследствие конденсации водяного пара в ограждающих конструкциях теплозащитные качества конструкции не должны ухудшаться до того уровня, чтобы более не соответствовать требованиям действующих норм по теплозащите.

Количество накапливаемой за зиму конденсационной влаги может достигать только определенной величины:

  • для стен и крыш не более 1 кг/м2;
  • на плоскостях соприкосновения слоев не воспринимающих воду, допускается выпадение конденсата не более 0,3 кг/м2 (например, между воздушной прослойкой и облицовкой плиткой стены);
  • для дерева максимальное накопление 5 % от массы;
  • для материалов с использованием древесины (древесно-стружечные плиты, фанерованные ДСП, фанера) максимальное накопление 3 % от массы.

Для определения положения плоскости конденсации и количества выпадающей конденсационной воды внутри ограждающих конструкций X. Глазер разработал свой метод . При этом он исходил из того, что фактическое давление водяного пара нигде по сечению конструкции не должно превышать давления насыщения. Это означает, что линия фактического давления водяного пара никогда не может проходить выше линии давления насыщения. Данная методика частично работает как графическая «диаграмма Глазера», а частью обеспечивается расчетами. Она основана на графике распределения температур по сечению конструкции.

Повышение влажности приводит к ухудшению их эксплуатационных качеств, поэтому не следует применять в наружных ограждениях конструкции материалы, имеющие повышенную влажность. В период эксплуатации здания необходимо обеспечить требуемый влажностный режим ограждающих конструкций, предохранение их от увлажнения.

В целях сокращения потерь тепла в зимний период и поступления излишнего тепла в летний период при проектировании зданий следует предусматривать:

  • объемно-планировочные решения с наименьшей площадью ограждающих конструкций;
  • солнцезащиту световых проемов с помощью штор, маркизов, ставен, жалюзи;
  • площадь световых проемов в соответствии с нормированным значением коэффициента естественной освещенности;
  • рациональное применение эффективных теплоизоляционных материалов;
  • утепление открывающихся элементов наружных ограждений;
  • плотное сопряжение элементов (швов) в наружных стенах и покрытиях.
Последствия от места расположения утеплителя наружных стен

В зависимости от расположения утеплителя в ограждающей конструкции выделяют три основных типа теплоизоляционных систем (рис. 1). Расположение слоя утеплителя с внутренней или с внешней стороны наружной ограждающей конструкции не влияет на расчет ее теплосопротивления. Однако в практическом плане теплонакопительная способность (теплоемкость) и степень теплового расширения материала слоя конструкции существенно влияют на стабильность тепловой комфортности помещения и долговечность конструкции.

В наружной ограждающей конструкции расположение утеплителя с внешней стороны защищает зимой несущий слой от слишком сильного охлаждения, а летом – от слишком сильного нагревания. Кроме того, летом несущий слой в течение дня принимает в себя днем избыточное тепло из воздуха помещения, а в ночное время снова отдает это тепло в охлажденный воздух помещения. За счет отдачи накопленного тепла в воздух помещения зимой не возникает ощущения сквозняка вблизи стен. Таким образом, теплонакопление обеспечивает стабилизацию температуры воздуха в помещении днем и ночью.

Вентиляция теплоизоляционного слоя, насыщенного конденсированной влагой, быстро выводит влагу наружу и стабилизирует теплосопротивление наружной ограждающей конструкции. Однако интенсивное движение вентилируемого воздуха в поровой структуре теплоизоляционного материала (например, минеральной и стеклянной ваты и плит) приводит с одновременным снижением влажности материала к интенсификации конвективного теплообмена и снижению теплозащиты конструкции. Поэтому в таком случае необходимо обеспечить с наружной стороны теплоизоляции необходимые параметры паропроницания, например, с помощью противоветровой мембраны.

Расположение утеплителя, пароизоляции и гидроизоляции в наружных ограждениях

Рис. 1. Расположение утеплителя, пароизоляции и гидроизоляции в наружных ограждениях

При внутреннем расположении утеплителя, наоборот, только тонкий слой внутренней штукатурки служит тепловым аккумулятором. Несущий слой, находящийся в холодной части стены, не выполняет функцию накопителя тепла. Кроме того, внутреннее расположение утеплителя, имеющего низкий коэффициент паропроницания , не препятствует влагозащите других слоев наружной ограждающей конструкции. Вследствие этого происходит выпадение конденсата, образование плесневых грибков, гнили, коррозии и повреждение конструкции.

Расположение слоя утеплителя с внутренней стороны ограждающей конструкции ведет также к температурным напряжениям, вызванным градиентом термического расширения, от воздействия бóльших амплитуд колебаний температуры, чем при расположении утеплителя с наружной стороны. В случае бетонных стен и невентилируемых совмещенных плоских крыш расположение утеплителя с внутренней стороны ведет к появлению трещин от температурных напряжений. Например, в случае использования кирпичной кладки стены возникающие термические напряжения в два раза меньше, чем из бетона, так как коэффициент термического расширения бетона αт = 0,012 мм/(м∙°С), а кирпичной кладки:

αт = 0,006 мм/(м∙°С).

Таким образом, основным конструктивным правилом обеспечения высокого качества наружных ограждающих конструкций является:

● сопротивление паропроницанию μ ∙ d отдельных слоев конструкции должно уменьшаться изнутри – наружу для того, чтобы уже просочившаяся влажность могла быть быстрее передана в соседний слой во избежание застоя влаги и насыщения конструкции;

● сопротивление теплопередаче d/λ отдельных слоев конструкции должно, наоборот, увеличиваться изнутри – наружу для того, чтобы увеличить теплонакопительную способность конструкции.

2.2. Повышение энергоэффективности здания

Потери тепла происходят через наружные ограждения, которые должны защищать помещения от внешних климатических воздействий и обеспечивать в них требуемые параметры микроклимата. Наружные ограждающие конструкции зданий имеют значительную долю в стоимости здания.

2.2.1. Способы повышения энергоэффективности здания

В здании для теплового комфорта в помещениях достаточно обеспечить следующие два условия:

1) минимальная температура помещений в доме должна быть в интервале 20–22 °С;

2) перепад температур воздуха в помещении и внутренней поверхности наружной стены должен быть не более 4 °С, при этом температура поверхности стены должна быть выше температуры точки росы.

Этих санитарно-гигиенических показателей легко достигнуть, сделав в доме сравнительно тонкие стены и установив мощный отопительный котел. Но кроме теплового комфорта владельцам дома важно снизить расходы на отопление и уменьшить образование СО2.

Строительные нормы предлагают два варианта нормирования энергопотребления.

Первый вариант – устанавливаются нормы на сопротивление теплопередаче наружной стены здания и других ограждающих тепловой контур здания конструкций – перекрытий, окон, дверей.

Второй вариант – устанавливается норматив удельного расхода тепловой энергии на отопление здания. При этом сопротивление теплопередаче отдельных ограждающих конструкций можно менять (уменьшать) по сравнению с первым вариантом в довольно широких пределах. Это дает возможность выбора рациональных решений конструкции здания, поскольку стоит задача снизить энергопотребление дома в целом, а теплосопротивление отдельных его частей не так важно.

На практике проектные и строительные организации чаще используют первый вариант, так как он проще в расчетах.

Например, нередко предлагается стену из газобетона дополнительно утеплить слоем минераловатного утеплителя, чтобы добиться нормативного теплосопротивления стены (первый вариант). При этом существенно усложняется конструкция и увеличивается стоимость, снижается долговечность, ухудшаются эксплуатационные качества стены.

Между тем, при использовании второго варианта нормирования, можно не утеплять стену, оставив теплосопротивление стены ниже установленных норм (первый вариант), обеспечив нормативный удельный расход тепловой энергии другими способами. Например:

  • увеличить сопротивление теплопередаче других частей здания выше норм (увеличить толщину утеплителя в чердачном и цокольном перекрытиях, установить энергосберегающие окна);
  • обеспечить компактность зданию. Форму теплового контура дома желательно приблизить к кубу, с минимумом выступов. В этом случае дом имеет минимальную площадь наружных ограждений;
  • пристроить к дому неотапливаемые помещения – гараж, теплицу, закрытые веранды, лоджии;
  • утеплить цоколь, неотапливаемые подвал и чердак;
  • уменьшить площадь остекления;
  • снизить потери тепла с уходящим воздухом в системе вентиляции путем регулирования расхода воздуха и рекуперации тепла;
  • установить по программам автоматическое регулирование температуры в помещениях на сутки и неделю;
  • применить котел с более высоким коэффициентом полезного действия.

Из приведенного выше перечня следует, что расход энергии на отопление зависит от многих факторов, а не только от сопротивления теплопередаче квадратного метра стены или перекрытия. В доме, в котором сопротивление теплопередаче наружных ограждений соответствует нормам, удельный расход энергии на отопление может быть значительно выше норматива. То есть, чрезмерное внимание какому-то одному мероприятию по снижению энергопотребления не обеспечивает общего требования энергоэкономичности здания. Например, утепление сверх меры стен потребует серьезных дополнительных затрат на теплоизоляционные материалы и их укладку в «дело», что даст незначительную экономию тепловой энергии, так как потери тепла через стены составляют только 20–30 % от общих теплопотерь здания.

Автоматическое регулирование температуры в доме, а еще лучше в каждом помещении, сэкономит больше денег, чем бездумное наращивание толщины стен.

Качество микроклимата помещений и энергосбережение в здании являются характеристиками, которые обусловлены затратами энергии и обеспечиваются одними и теми же техническими средствами. Микроклимат помещения характеризуется температурой внутреннего воздуха, температурой внутренних поверхностей ограждающих конструкций и качеством внутреннего воздуха. Энергетическое содержание первых двух характеристик микроклимата помещения сомнений не вызывают. Качество воздуха в помещении определяется величиной воздухообмена, в результате вентиляции воздуха имеет место потеря до 40 % тепловой энергии. С понижением температуры наружного воздуха увеличивается «тяга», и расход воздуха через систему естественной вентиляции чрезмерно увеличивается. Ветер также влияет на расход воздуха. Понесенные при строительстве расходы на систему регулируемой вентиляции могут дать больший эффект энергосбережения, чем установка окон с лишней камерой в стеклопакете.

Таким образом, каждая из характеристик микроклимата помещения является частью энергии, потребляемой системами климатизации здания. Только комплексный подход, расчет и сравнительный анализ эффективности всех мероприятий по энергосбережению помогут построить действительно комфортный и экономный дом.

2.2.2. Комплексный метод обеспечения рационального микроклимата здания

Одной из важнейших задач проектирования наружных ограждающих конструкций является определение целесообразной минимальной толщины стены, которая зависит от теплопроводности материалов, составляющих ее. На стадии проектирования наружных ограждающих конструкций дома, для поддержания комфортного уровня температурно-влажностного режима помещений, производится теплофизический расчет, учитывающий климатические параметры внешней среды, протяженность отопительного периода, конструктивность и теплозащитные качества материалов наружных ограждений. В результате этого расчета определяются материалы и толщина отдельных слоев конструкции, а также количество требуемого тепла для поддержания в отопительный период необходимой температуры внутри помещений. В слоистых наружных ограждающих конструкциях несущий и облицовочные слои определяются из других соображений, но их толщина и теплопроводность учитываются при теплофизическом расчете.

Обобщая указанные выше требования и факторы обеспечения необходимых комфортных условий в помещении и обеспечения минимальных теплопотерь здания, наружные ограждающие конструкции зданий должны иметь:

  • достаточные теплозащитные свойства для защиты помещений зимой от холода, летом от перегрева, обеспечивающие требуемый температурный режим в помещении и допустимую величину колебаний на внутренней поверхности ограждающей конструкции при изменении температуры наружного воздуха;
  • разницу температуры внутренних поверхностей конструкций и температуры внутреннего воздуха, которая не должна вызывать у человека ощущение холода, а также на поверхности не должна конденсироваться влага, приводящая к появлению сырости, образованию грибков, разрушающих отдельные слои конструкции и снижающие санитарно-гигиенические качества ограждения;
  • низкую воздухопроницаемость (не превышающую допустимые пределы) внутреннего слоя конструкции, так как при прохождении через конструкцию теплого влажного воздуха помещения в порах материалов и межслоевых пустотах накапливается влага, снижающая ее теплозащитные свойства. Если не удается обеспечить защиту от проницания влаги за счет материала конструкции, то целесообразно устраивать на внутренней поверхности наружных ограждающих конструкциях пароизоляционный слой из предназначенных для этого материалов;
  • паропроницаемый и гидрофобный наружный облицовочный слой, т. е. слой, способный пропустить водяной пар через ограждение наружу и в то же время быть водонепроницаемым для дождевой влаги внутрь;
  • минимальную гигроскопичность материалов, для того чтобы в толще стен при эксплуатации не адсорбировалась влага, уменьшающая теплосопротивление ограждения;
  • минимальные экономически обоснованные теплопотери, отвечающие требуемой энергетической эффективности здания.

3. Экологическая безопасность

К концу XX в. урбанизация, связанная со стремительным ростом городов и городского населения, охватила около 1 % площади земного шара. Примерно половина мирового населения уже живет в городских агломерациях. В промышленно развитых странах более 75 % составляет городское население. Этот глобальный процесс изменил ландшафт Земли сильнее, чем другие виды деятельности человека за всю его историю.

В экологии под качеством среды понимают степень соответствия природных условий потребностям людей или других живых организмов. Комфортность среды проживания определяется ее качеством.

Качество среды – динамическое свойство природной системы, определяющее ее способность изменяться и сохранять структурно-функциональные характеристики во времени. Выделяются несколько динамических качеств: доступность, живучесть, замкнутость, устойчивость, надежность. Они определяют нормы природопользования. Первые три качества среды заметно изменяются при ее загрязнении и нарушении требований рационального потребления ресурсов и образования отходов. Два последних свойства – устойчивость и надежность – особенно чувствительны к стациально-деструктивным загрязнениям и зависят от правильности ведения строительства на территории, а также рационального, экологически эффективного использования строительных материалов.

Поэтому к архитектурно-строительной деятельности сегодня предъявляются экологические требования обязательного сохранения экосистемы, восстановления утраченного равновесия и отдельных ее компонентов, определяющих устойчивость и качество среды обитания человека в городских условиях.

Восстановлению утраченного равновесия экосистемы и отдельных ее компонентов, определяющих устойчивость и качество среды обитания человека, может способствовать рациональный и экологически обоснованный выбор при реализации проектов качественных материалов, экологически безопасных для человека и среды согласно нормам безопасности. Экологическая безопасность гражданских зданий определяется способностью обеспечивать комфортность проживания человека и не оказывать на его состояние и здоровье негативных воздействий – микроклиматических, радиационных, световых, шумовых, вибрационных, от химического состава воздуха и др. Оценка негативных воздействий должна осуществляться стандартизированными методами измерений и контроля, в пределах норм и правил, регламентированными в установленном порядке.

3.1. Показатели экологичности

С возрастанием населения Земли растет степень ее урбанизации, наступающей на живую природу и уничтожающей ее «зеленые легкие». В связи с этим расширяются исследования и разрабатываются проекты экологичной архитектуры, архитектурной бионики (заимствующей структурные принципы и конструктивные секреты живой природы) по двум направлениям:

  • Первое направление – имеет целью создание автономного, независимого от внешнего мира комфорта обитаемых зданий. Очень характерно появление в пространственных решениях крупных общественных зданий, расположенных в центрах, «задыхающихся» от ядовитых испарений городов, больших атриумов – просторных застекленных оранжерей-холлов с кондиционированием воздуха, цветами и фонтанами.
  • Второе направление – более радикальное по своим целям, ориентировано на строительство, минимально нарушающее ландшафт, и рассчитано на сокращение энергозатрат и снижение количества вредных выделений от сжигающих топливо автомобилей и электростанций, на использование возобновляемых энергоресурсов ветра, солнца, воды.

Генеральные требования при возведении здания, не загрязняющего среду в процессе строительства и минимально нарушающего структуру ландшафта, оставляя возможность его рекультивации, сформулированы в «Кодексе строителя», предложенном А. Н. Тетиором и перекликающимся с идеями Афинской хартии, разработанной выдающимся французским архитектором Ле Корбюзье . Эти архитектурно-технические требования сводятся:

  • к грамотному крупноформатному решению целесообразности возведения здания на выбранном участке сообразно всем экологическим природоохранным аспектам;
  • к максимальной «экологизации» архитектурно-планировочного решения здания, органично и безопасно встроенного в среду;
  • к всемерному сохранению существующего рельефа и режима грунтовых вод, сокращению количества и площади фундаментных опор, возвращению ландшафту его первозданного вида после завершения строительных работ;
  • к созданию замкнутого цикла утилизации отходов и применению автономных средств по ликвидации загрязнений. Например, заглубленные в землю здания представляют одну из форм экологической архитектуры. Они, не нарушая визуально природный пейзаж, максимально изолированы от многих внешних воздействий: шума, ветра, температурных перепадов.

Строительные элементы (материалы, детали, изделия и конструкции) не должны ухудшать микроклимат помещений и создавать в нем специфического запаха к моменту заселения дома, выделять в воздух, воду и почву химические вещества в количествах, превышающих предельно допустимые концентрации (ПДК), стимулировать развитие микрофлоры на своей поверхности, и должны быть доступны влажной дезинфекции. Показатели радиационной безопасности не должны превышать нормативов.

3.2. Экологические аспекты проектирования здания

Основным правовым документом является Закон РФ «Об охране окружающей природной среды» № 7-ФЗ . В нем установлены следующие нормативы, которыми необходимо пользоваться при проектировании зданий:

  • Нормативы предельно допустимых концентраций (ПДК) вредных веществ, а также вредных микроорганизмов и других биологических веществ, загрязняющих атмосферный воздух, воды, почвы.
  • Нормативы предельно допустимых уровней (ПДУ) шума, вибрации или иных вредных физических воздействий. Они устанавливаются на уровне, обеспечивающем сохранение здоровья и трудоспособности людей, охрану растительного и животного мира, благоприятную для жизни окружающую природную среду.
  • Нормативы предельно допустимого уровня безопасного содержания радиактивных веществ в окружающей природной среде и продуктах питания, предельно допустимого уровня радиационного облучения населения. Данные нормативы устанавливаются в величинах, не представляющих опасности для здоровья и генетического фонда человека.
  • Экологические требования к продукции. Они устанавливаются для предупреждения вреда окружающей природной среде, здоровью и генетическому фонду человека. Данные требования должны обеспечить соблюдение нормативов предельно допустимых воздействий на окружающую природную среду в процессе производства, хранения, транспортировки и использования продукции.
  • Предельно допустимые нормы нагрузки на окружающую природную среду. Они устанавливаются с целью обеспечения наиболее благоприятных условий жизни населения, недопустимости разрушения естественных экологических систем и необратимых изменений в окружающей природной среде.
  • Нормативы санитарных и защитных зон. Они устанавливаются для охраны водоемов и иных источников водоснабжения, курортных, лечебно-оздоровительных зон, населенных пунктов и других территорий от загрязнения и других воздействий.

Санитарно-гигиенические и строительные нормы должны обязательно учитываться при разработке проектной документации. Наиболее полно весь комплекс санитарно-гигиенических требований представлен в сфере санитарно-эпидемиологического надзора в справочнике . Качество окружающей среды оценивается в рамках санитарно-гигиенических норм по санитарно-химическим, физико-, физиолого-гигиеническим и микробиологическим показателям. Например, в целях охраны атмосферного воздуха устанавливаются нормативы предельно допустимых выбросов (ПДВ) загрязняющих веществ стационарными и передвижными источниками загрязнения.

При разработке проектной документации обязательно учитываются не только опасность химического загрязнения, но и загрязнения физического происхождения – шум, вибрация, тепловое загрязнение, электромагнитные и радиационные поля, действующие разрушительным образом на живое вещество и являющиеся одной из причин гибели живых организмов. Учет физического загрязнения необходим не только при проработке специальных инженерных решений. Особое внимание архитекторам следует обратить на выбор материалов, способных обеспечить экологически безопасный и благоприятный для человека комфорт по акустическим и радиологическим характеристикам.

Существенным недостатком системы экологического нормирования является отсутствие интегральных показателей предельно допустимого воздействия на отдельные компоненты природной среды и экосистемы в целом. Для обеспечения устойчивого (ноосферного) развития важно знать границу количественного изменения нормативов экосистемы, при котором сохраняется биологическое разнообразие в экосистеме, продолжаются процессы обмена веществ и энергии и не меняется способ функционирования различных ее компонентов.

3.3. Регулирование природоохранной деятельности

В последние годы в мировой практике охраны окружающей среды активно внедряется и используется «форма экологического управления», или, как ее принято сейчас называть, «Система Экологического Менеджмента» (СЭМ, англ. EMS). СЭМ является комплексом целей, методов и средств работы, через использование которых предприятие пытается улучшить учет экологических обстоятельств в своей деятельности. Информация о том, какими могут быть СЭМ, представлена в британском Стандарте в области систем экологического менеджмента BS 7750, в директиве Европейского союза по экологическому менеджменту в «Есо-Management and Audit Scheme» (EMAS) и в международной программе для химической промышленности «Responsible Саrе». В 1990 г. утвержден стандарт ISO 14000, на основе которого должны создаваться системы экологического менеджмента. Стандарты ISO 14000 разрабатываются Техническим комитетом 207 (ТС 207) Международной организацией по стандартизации (ISO).

Поэтому основное внимание в проектировании должно быть уделено регулированию природоохранной деятельности, принимая во внимание комплекс экологических проблем и требований. Прежде всего в проекте надо стремиться к обеспечению выбора экологически эффективных материалов и инновационных технологий с учетом СЭМ, требований и принципов устойчивого развития экосистем за счет поддержания компонентного экологического равновесия и соблюдения территориальных норм размещения техногенных объектов для сохранения территориального равновесия.

Существующая сегодня городская служба экологического мониторинга и созданная служба географической информационной системы (ГПС) позволяют легко ориентироваться в оценке состояния природной системы города и техногенных нагрузок на застраиваемых территориях и рационально использовать экологически целесообразные материалы по показателям их назначения с учетом специфики эксплуатационно-технических свойств.

Успех внедрения системы экологического менеджмента зависит от знания и понимания методологии СЭМ, касающейся сферы «устойчивого развития экосистем», представленной в международных стандартах серии ИСО 14000.

Только с помощью общих, унифицированных экологических нормативов, снижая нагрузки на окружающую среду, можно гармонизировать управление внешними торгово-экономическими отношениями. Ныне эффективная внешнеторговая политика любой страны практически немыслима без установления системы прогрессивных экологических нормативов на экспортные изделия, материалы, сырье, без их согласования с нормативами главных торговоэкономических партнеров, без постоянной их корректировки по мере обновления нормативов у партнеров.

Общепринятые сегодня принципы «устойчивого развития», «устойчивого строительства», «устойчивой реставрации» напрямую связаны с решением экологических проблем во всех сферах деятельности человека и являются научной основой устойчивого развития ноосферы и регулирования природоохранной деятельности в мировом масштабе.

Экологические рамки природоохранной деятельности в международном масштабе были регламентированы в пяти основных документах, выработанных на конференции ООН по вопросам охраны окружающей среды и развития (UNCED-92), прошедшей в Рио-де-Жанейро в 1992 г., в которой участвовали 189 стран.

Природоохранная деятельность становится неотъемлемой частью процесса мирового развития, отраженного в «Декларации по окружающей среде и развитию», получившей также название «Концепция устойчивого развития» или «Концепция общих интересов», определившей суть этих понятий. Устойчивое развитие гарантирует сокращение техногенного воздействия на окружающую среду до «экологически приемлемого предела, определяемого способностью биосферы справляться с возмущениями» и обеспечивает людям лучшие условия жизни без принесения в жертву окружающей среды и истощения ресурсов в ущерб будущим поколениям. Отсюда основная экологическая задача, стоящая сегодня на повестке дня, – рациональное природопользование для обеспечения устойчивого развития. Под рациональным следует понимать природопользование, основанное на комплексном экологическом подходе к использованию ресурсов (восстановление, возобновление и умножение возобновимых природных объектов, а также изъятие отдельных участков природных территорий из экплуатации, планомерное и целенаправленное научно обоснованное преобразование природы) в целях восстановления устойчивого динамического равновесия.

В России 19 декабря 1992 г. был принят Закон «Об охране окружающей среды». Важнейшие цели природоохранной деятельности были сформулированы в «Основных положениях государственной стратегии Российской Федерации по охране окружающей среды и обеспечению устойчивого развития» от 4 февраля 1994 г. № 236, в постановлениях Правительства РФ в области охраны окружающей среды на 1994–1995 гг. и на 1996–1997 гг. от 18 мая 1994 г. № 496 и от 19 февраля 1996 г. № 155, в «Концепции перехода Российской Федерации к устойчивому развитию» от 1 апреля 1996 г. № 440.

Государственная стратегия устойчивого развития Российской Федерации определила долговременные приоритеты развития экономики и природопользования как единого целого. Стратегия устойчивого развития рассматривает государственную политику по важнейшим направлениям и на длительную перспективу как стабильное социально-экономическое развитие, не разрушающее своей природной основы и обеспечивающее непрерывный прогресс общества.

Цель устойчивого развития в долгосрочной перспективе – гармонизация взаимоотношений общества и природы в глобальном масштабе за счет развития хозяйственной деятельности в пределах хозяйственной емкости биосферы.

Анализ жизненного цикла продукта (ЖЦП) относится к вспомогательным мероприятиям системы менеджмента качества окружающей среды и является инструментом его планирования и разработки. С его помощью становится возможным выяснение экологических свойств существующих продуктов и разработка продуктов, наносящих меньший ущерб окружающей среде. Методологией анализа жизненного цикла продукта (материала), установленной международными стандартами ИСО 14041–14044, предусмотрены оценочные показатели воздействия на окружающую среду: усиление парникового эффекта, разрушение озонового слоя в стратосфере, повышение кислотности почв, фотосмог в нижних слоях атмосферы, переудобрение почв и минерализация водоемов, опасность для здоровья человека, повреждение экосистем, затраты энергии, дефицит ресурсов и отходы.

В анализе ЖЦП учитываются все стадии физического существования продукта, потребляемые на каждой из этих стадий природные ресурсы и получающиеся вторичные продукты, выбросы и отходы. Наиболее часто для анализа ЖЦП используется системный подход. Самым простым его вариантом, широко применяемым в настоящее время в строительной практике, считается метод «черного ящика», базирующий на методе экспертных оценок и логических рассуждений.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *