Особенности обеспечения комфорта жилищ в северных регионах

Система энергосбережения в условиях Севера складывается из нескольких элементов.

Это планировочные решения, снижающие тепловыделения от здания, эффективная теплоизоляция стен, крыш и полов, тепловых сетей, снижение теплопотерь через окна, рекуперация «отходов» тепла (в частности, в вентиляции), использование энергосберегающей техники и освещения, наконец – постоянный контроль потребления всех видов энергии. Рассмотрим все эти способы подробнее.

В России накоплен большой  опыт планировки северных городов. Например, в Норильске для борьбы с ветром кварталы строили компактно: замкнутым  контуром, с минимальным числом площадей и узкими разрывами между домами. Благодаря этому скорость ветра  в жилой застройке существенно  снижалась. Для профилактики снежных  заносов фасады и крыши домов  делают ровными, с простыми профилями. При проектировании зданий для условий  сильных ветров основное требование к ним – максимальное снижение инфильтрации через наветренные  ограждающие конструкции. Для этого  предусматривается, в частности, вынос  на наветренную сторону лестничных клеток, кухонь и т.п. При южных  ветрах помещения, выходящие на юг, желательно прикрывать остеклёнными лоджиями.

Чтобы обеспечить низкое потребление  энергии в северных регионах, необходима теплоизоляция с коэффициентом  теплопроводности не выше, чем 0,04-0,07 Вт/м2*К в стенах, крышах и полах.

В частности, на этом основаны применяемые в России решения  цокольно-фундаментной части каркасных  зданий для строительства в условиях вечной мерзлоты. Строить дом на грунте, который постоянно меняет свою структуру, очень сложно. Здания нагревают мёрзлый грунт, и он теряет монолитность. Сегодня на Севере применяются два варианта возведения фундаментов: традиционный – на сваях, когда создаётся зазор между грунтом и основанием для вентиляции мёрзлой поверхности, и непосредственно на грунте. В последнем случае необходима очень качественная теплоизоляция, которая позволит предотвратить оттаивание.

Что касается теплоизоляции  стен, то наилучшим решением во многих случаях является сэндвич-панель. Принцип  сэндвич-технологии был описан ещё в 1950-х годах, однако активное применение сэндвич-панелей в строительстве в России началось лет через 30. Первые образцы панелей оказались неудачными из-за плохой герметизации швов, что приводило к большим теплопотерям. Появление в России изделий, в которых в качестве утеплителя используется плита из каменной ваты, позволило эффективно решить проблему сохранения тепла. Производство в России панелей по западным технологиям с принятыми за рубежом классами точности (и соответствующих нормативам для нашего климата) сделало этот материал оптимальным выбором для строительства в районах с суровым климатом. В настоящее время индустриальными методами возводится подавляющая часть городов и посёлков Сибири и Дальнего Востока.

Для стеновых изделий важным показателем является соотношение  теплотехнических характеристик с  ценой и качеством. Сэндвич-панели имеют оптимальное сочетание этих трёх показателей. Зарубежный опыт показывает, что многослойные панели (как стеновые, так и кровельные) с эффективным теплоизоляционным материалом – лучший метод утепления зданий. Каждый слой сэндвич-панелей выполняет свою функцию: конструкционную, теплозащитную, пароизоляционную, декоративную; и такое распределение функций между несколькими материалами, способными выполнить их наилучшим образом, позволяет получить оптимальный результат. Сегодня на рынке представлено большое количество как готовых панелей, так и утеплителей, специально предназначенных для их производства. Например, компанией ROCKWOOL именно для таких конструкций предлагаются плиты СЭНДВИЧ БАТТС С, теплопроводность которых составляет всего 0,040 Вт/(м2*К). Для кровельных панелей также существуют специальные плиты – СЭНДВИЧ БАТТС К.

Важным элементом является теплоизоляция не только фундаментов, стен и кровли, но и светопрозрачных конструкций. В условиях Севера компромисс между необходимостью снизить теплопотери через окна и возможностью получить дополнительную бесплатную энергию от солнечных лучей при большой площади остекления может быть решён кардинально. Дорогое топливо и электроэнергия делают экономически рентабельным применение, например, новых технологий активной теплозащиты зданий с использованием вакуумной теплоизоляции. Эти технологии позволяют увеличить поступление солнечной тепловой энергии в зданиях до 500 кВтч/м2 в год и снизить потери энергии в зданиях на 25%.

И такие конструкции, как  и конструкции оконных блоков с заполнением инертными газами, находят сегодня широкое применение в практике строительства на российском Севере. В частности, специальная программа по внедрению энергосберегающих окон действует в Красноярске.

Проблема коммуникаций в  условиях вечной мерзлоты – это  проблема эффективной теплоизоляции. В небольших северных посёлках их прокладывают поверху, а в Норильске  все трубы уложены под землёй на глубине 6 м. Трубы прокладывают на расстоянии от домов, чтобы уберечь  от тепла мёрзлые грунты. Однако это лишь способы снижения опасности  оттаивания грунта, нас же интересует возможность снижения теплопотерь и соответствующей экономии энергоресурсов. Для этого применяют специальные готовые «скорлупы» – теплоизоляцию из каменной ваты, либо используют трубы заводской изоляции, при укладке изолируя только стыки. Такой подход позволяет сэкономить значительную часть тех 40% от общих потерь тепловой энергии, которые в обычных условиях приходятся на теплоцентрали.

Ещё один способ снижения потерь в сетях – учёт и регулирование  потребления тепла. В качестве одного из примеров тут может быть указана  Воркута, которая должна стать первым городом в России, где применяется  Smart Metering («умный учёт») в теплоснабжении. Первоначально эта система будет установлена в 30 зданиях. Как снятие показаний приборов учёта, так и регулирование объёма потребления тепла будут проводиться дистанционно. За счёт этого возможно получить от 10 до 15% экономии энергоресурсов. В случае успеха этой системой будут оснащены ещё 100 многоквартирных зданий.

Поскольку необходимость  эффективной теплоизоляции требует  устранения всех щелей, через которые  идёт естественный воздухообмен, на Севере крайне важна организация принудительной приточно-вытяжной вентиляции. При  отсутствии такой вентиляции в комнатах снижается содержание кислорода, возрастает концентрация углекислоты и радона, увеличивается содержание различных  микроорганизмов, возрастает влажность. Всё это ведёт к повышенной утомляемости, головным болям, респираторным  заболеваниям и некоторым другим специфическим симптомам, которые  в сумме именуются «синдром больного здания». Поэтому герметизация помещений  невозможна без вентиляции, а она, в свою очередь, требует затрат как  электрической, так и тепловой энергии. Весьма эффективным способом снижения расходов на отопление стало внедрение  вентиляционных систем с рекуперацией тепла. В таких системах тепло  забирается от удаляемого из помещения  воздуха и передаётся нагнетаемому в помещение. При этом воздушные потоки максимально отделены друг от друга, чтобы исключить их смешивание. Коэффициент эффективности рекуперации характеризуется соотношением между максимальным количеством тепла, которое возможно получить от удаляемого воздуха, и реально полученным. Эффективность рекуператоров может составлять от 30 до 90%. Сегодня применяются пять основных видов рекуператоров: роторный, пластинчатый, рекуператор с промежуточным теплоносителем, камерный рекуператор и тепловые трубки.

Разумеется, остаются актуальными  и другие способы снижения потребления  энергии: в частности, снижение удельного  потребления электроэнергии различными приборами. В том числе большую  экономию может дать применение светодиодных ламп. Последние, кроме того, дают возможность легко регулировать освещённость.

Список использованных источников:

1. http://www.as4.ru/ (Особенности строительства на Крайнем Севере)
2. http://ru.wikipedia.org/ (Крайний север)
3. http://www.know-house.ru/ (Региональные проблемы энергоэффективности. Крайний Север и Дальний Восток России)