Энергоэффективностью зданий и потреблением тепла начали интересоваться с 1973 года, когда возник энергетический кризис. Тогда были сделаны первые аудиты энергоэффективности зданий. Движение энергосбережения позже усилилось из-за быстрого глобального потепления и быстрого изменения климата. В соответствии с новой Европейской директивой, с 2014 года, при продаже или аренде дома, или квартиры владелец должен будет предоставить данные о реальном потреблении энергии объекта. Сегодня собственники уже обязаны делать это, но это обязательство действует не слишком эффективно.
Экономия энергии: правовая база, приоритеты и концепция пассивных домов
Начиная с 2020 года, в силу вступит требование, что все новые или ремонтируемые здания должны быть с нулевым потреблением энергии, а точнее - это должны быть здания, потребляющие очень мало энергии или совсем её не потребляющие. Так началось появление разумной концепции, сущность которых - не искать источники энергии для производства отопления, а начать экономить. В то же время распространилась концепция пассивного дома, о которой в 1988 году впервые начал говорить профессор Лундского университета (Швеция) Бо Адамсон и ученый Вольфганг Фейст (Германия) из Института окружающей среды и жилищного строительства.
Пассивным домом, как правило, называют энергосберегающий дом высокого качества, у которого спрос на энергию крайне низок. Пассивный дом использует только четверть или даже меньше энергии, необходимой стандартному дому и отличается качественным микроклиматом. Эффективность пассивного жилья основана на эффективной теплоизоляции оболочки здания и высокой герметичности перегородок. За последние 20 лет был построен около 25 тысяч пассивных домов, в основном в Германии и Австрии.
"Суть пассивного дома - сумма сочетающихся между собой архитектурных, проектных и технических решений, обеспечивающее не более 15 кВт·ч/м2 тепла для отопления помещений в год, - говорит инженер отопления и вентиляции и сертифицированный проектировщик пассивных домов Каролис Янушявичус. - Эти решения тесно связаны между собой, могут влиять друг на друга и должны координируется друг с другом, а не приниматься отдельно друг от друга, - как, к сожалению, происходит в большинстве случаев. Ключевые акценты - выбор участка, архитектурный облик здания, решения конструкций перегородок и соединения, обеспечение герметичности, концепции вентиляции и отопления, и методы энергоснабжения зданий. Детально планируя эффективное использование энергоэффективное или пассивное здание, следует принимать во внимание все аспекты, определяющие потребление энергии и жизненный комфорт".
Герметичность для экономии тепла более важна, чем термическое сопротивление
Американская компания „Architectural Energy Corporation“ провела исследования. Были подсчитаны потери тепла через не утеплённые строительные конструкции, позже они были покрыты непроницаемым и тёплым изоляционным материалом. Увеличивая толщину изоляционного материала, каждый раз вычислялись потери тепла через изолированные строительные конструкции.
Зависимость эффективности теплосбережения от толщины герметичного утеплительного материала 
Исследование показало, что экономия тепла основана на герметичности: увеличение термического сопротивления слоя особенно герметичного изоляционного материала на100 % (утолщение слоя от 10 см до 20 см), экономия тепловой энергии составляет всего на 3 % больше. Альбинас Гаилюс, профессор Вильнюсского технического университета Гедиминаса, на основе результатов исследования, опубликовал статью "Тепловое сопротивление или герметичность: что более важно, или как утеплить дом", утверждает: "Из результатов исследования можно сделать вывод о том, что гораздо эффективнее вкладывать средства в герметичность домашних перегородок, даже очень тонких (с довольно низким тепловым сопротивлением), потому что даже особенно тонкий слой изоляционного материала может задержать большую часть из помещений уходящего внутреннего тепла".
Кроме герметичности утеплительных материалов, другой очень важный аспект - герметичность самого здания: много энергии теряется через различные щели и другие места. Покидая помещения, тёплый воздух поднимается вверх и выходит из комнаты, а снаружи проникает холодный воздух. Герметичность - главное условие теплосбережния, соглашается и К. Янушявичюс: "Это утверждение является совершенно правильным: во многих случаях, сокращение потери тепла здания через перегородки (окна, крыши, стены, полы на грунте и т.д.) и из-за механической вентиляции (установив эффективную рекуперацию тепла) повышение уровня герметичности (статистическая значение новых жилых одноквартирных домов является около Н50 = 3 - 2,5 ч-1 при разнице 50 Па) до н50 = 0,6h-1, является экономически рациональным решением добиваясь самых маленьких затрат отопления помещений. В пассивных и энергоэффективных зданиях это является одной из теплосберегающих мер. С ростом спроса на энергоэффективность зданий, значение герметичности растёт ".
В соответствии с действующим законодательством, величина утечки не может быть выше, чем 1,5 ч-1 (смена воздуха раз в час).
Куда уходит тепло?
Здание теряет тепло по нескольким причинам: утечки, дефектов перегородок и линейных (точечных) тепловых мостиков.
Утечка – щель в структурах здания, через которое перемещается воздух (потери энергии из-за изменения воздуха). Чаще всего это места пересечения ограждающих панелей и архитектурных элементов (крыши - стен, стен - полов, окон - стен) и места, где инженерные коммуникации пересекают слой, обеспечивающий герметичность, например, изолирующую плёнку, штукатурку и так далее.
На снимке показана неправильно утеплённая стена: минеральная вата должна быть прикреплена к структуре и защищена ветрозащитной изолирующей плёнкой. В данном случае, о герметичности здания и теплоизоляционных свойствах не может быть и речи.
Неправильно установленные розетки во внешних стенах повреждают слой герметичности, поэтому тёплый воздух через них уходит наружу.
Дефекты перегородок – появляются из-за брака строительных работ или фрагментов, вызванных неправильным эксплуатированием, у которых плохие тепловые свойства (разрежение изолирующего слоя, трещины, повышенная влажность материалов). Эти дефекты могут возникать в любом месте здания.
Теpловизорный снимок крыши (изнутри) до проверки герметичности здания и тепловизорный снимок того же места во время проверки герметичности (через 5 мин.). Очевидно, где теряется тепло.
Через неправильно установленную защиту проводов (броню), холодный воздух проникает из неизолированных чердаков и открытого воздуха.
Красиво зашпатлеванный и окрашенный угол внешних перегородок - скрытый строительный дефект.
Линейные (точечные) тепловые мостики – дефекты, которые появляются из-за геометрии здания и крепления архитектурных элементов, вызывающих изменение потока тепла по сравнению с термически однородными конструкциями. Этот термин не следует путать с негерметичностью, потому что тепловые мостики увеличивают потери тепла за счёт теплопроводности, а утечки означают инфильтрацию холодного воздуха через трещины.
Во время тестирования на герметичность был выявлен брак установки крыши: полосы пароизоляционной плёнки одна другую перекрывали, но их края небыли склеены между собой.
Эксперты эстонской агентуры по реконструкции жилья „Kred Ex“ посчитали, что в среднем, жилой дом, построенный в советские времена, теряет около 25-35 % тепла через стены, 20-25 % через окна, и 10-20 % через крышу. Через фундамент и пол теряется около 3-6 % тепла. Ещё 20-30% тепла теряется из-за неизбежной необходимости проветрить воздух в квартире. В Литве эти показатели очень похожи.
Индивидуальные жилые дома, в свою очередь, сталкиваются с потерями тепла различного рода. К. Янушявичус утверждает, что индивидуальные потери домашнего тепла зависят от его размера, структуры и назначения: "нету однозначного ответа. Из-за разного распределения площади, назначения перины, строительной архитектуры и размера, потери тепла в зданиях будут существенно различаться, оставляя в стороне коэффициенты теплопередачи и контролируемого (механического) и неконтролируемого (естественного) изменения воздуха. По сравнению с относительно старыми (построенными до 1990 г.) зданиями при n50 = 3ч-1 герметичности и в современных зданиях А класса энергоэффективности с перегородками такой же герметичности, общее потребление тепла за счёт неконтролируемых изменений воздуха будет более чем в 5 раз выше чем в советские времена построенном здании (в старом доме потери тепла за счёт инфильтрации около 4-5 %, а у нового дома 30-37 %, оценивая общие потери тепла в доме)".
Герметичность и циркуляция воздуха: респираторные проблемы дома
В Литве началась реновация многоквартирных жилых домов, но после завершения строительных работ, жители стали жаловаться, что воздух в квартирах становится душным, образовалась питательная среду для плесени. Инженер систем вентиляции и кондиционирования Роландас Заремба говорит, что одна из задач реновации дома - повышение герметичности, была исполнена правильно, были заделаны щели (между оконных рам и стен, а также пограничных швов), через которые тёплый воздух выходил наружу, а холодный - попадал внутрь. Тем не менее, без обеспечения надлежащего изменения воздуха возникли упомянутые проблемы. "Проветривать жилье необходимо, - сказал Р. Заремба. - Потому что по-прежнему люди сталкивается с плохой циркуляцией воздуха, застоявшимся воздухом, увеличением относительной влажности в помещениях. Как правило, системы вентиляции были разработаны и установлены уже во время строительства дома. Не установив их первоначально, потом приходится к этому вернуться и переделывать. Чтобы избежать подобных неприятностей, один из лучших способов - просто сделать специальные отверстия в стенах, которые выходят наружу, чтобы могли нормально функционировать каналы охлаждения естественной тяги. Таким образом, конечно, случатся значительные потери тепла, но это важно для здоровья и комфорта жизни ".
В свою очередь, К. Янушявичюс говорит, что в советские годы, здания были сконструированы таким образом, что влага удалялась через стенки без каких-либо помех. "Повышение герметичности после ремонта здания можно только приветствовать, но изоляции перегородок недостаточно. Нерешённая и в настоящее время актуальная проблема - вентиляция отремонтированных зданиях. В Германии с этими проблемами столкнулись более чем десять лет назад, когда власти занялись реновацией многоэтажных домов. В Литве из немецкого опыта никто не поучился и были повторены те же ошибки. Реновация без вентиляционных решений является неполной и не поможет сэкономить средства, потому что люди, которые страдают от духоты или ухудшения качества воздуха, чаще открывают окна и проветривают комнаты естественным образом".
Герметичность многим людям ассоциируется с плохой циркуляцией воздуха, когда дом не дышит. Поэтому распространилось мнение, что деревянные дома якобы лучше, более естественно воздухопроницаемые, чем кирпич. Тем не менее, эксперты говорят, что в этом случае перепутанные две разные вещи: проникновение воздуха в здание и миграция водяного пара в перегородках из-за диффузии. Из-за избытка водяного пара в не высыхающие конструкции накапливают влагу, появляется плесень, из-за негерметичных воздухопроницаемых структур бывают более высокие потери тепла. Р. Заремба говорит, что "дерево само по себе не дышит, оно просто поглощает влагу другим способом. Древесина и каменная кладка отличаются способностью поглощать и отдавать влагу - на каменных стенах конденсируются капли воды. С другой стороны, говоря о герметичности и хранении тепла, всё зависит от того, нету ли в конструкциях щелей, через которых воздух мог бы выходить наружу. Если в деревянных конструкциях (например, из брёвен) есть трещины или щели, то ясно, что тёплый воздух в помещении долго не задержится".
К. Янушявичюс также не выделяет древесину как лучший строительный материал, хотя она явно превосходит кирпичную кладку: "Качество воздуха (объем влажности и СО2) может быть достигнуто независимо от строительных материалов здания, особенно если краской, лаком или другими покрытиями покрытая древесина не пропускает воздух - трещины обычно появляются в межсоединениях массива древесины, а также в углах. В таких, по старым традициям построенных деревянных домах из брёвен, если не используются дополнительные меры герметизации, изменения воздуха при 50 Па разнице может достигать 8-10 раз и более, т.е., значение герметичности будет н50 = 8 ÷ 10. Поэтому важно выбрать подходящее решение вентиляции: обеспечить поставку нужное - не слишком большое и не слишком маленькое количество свежего воздуха, не-высушивало воздух в помещении и экономило энергию".
Аспекты герметичности: с чего начать?
Специалисты говорят, что каждый дом может быть герметичен независимо от того, из древесины он или из камня. Главное - общая сумма согласованных друг с другом решений, обеспечивающих герметичность с фундамента до крыши. "При строительстве или реконструкции дома, в первую очередь необходимо определится какого уровня герметичности вы желаете достичь, - объясняет К. Янушявичюс. - Часто это подсказывают нормативные документы или стандарты, которым надо соответствовать. Необходимо обеспечить ровный, непрерывный слой герметичности, охватывающий весь объем нагреваемого здания. Штукатуренные кирпичные стены или плёнкой защищённые плоскости каркасных стен, чаще всего бывают герметичны, но в тех местах, где сливаются различные конструкций, нужно выбирать решения и материалы для обеспечения герметичности соединений".
Р. Заремба, в свою очередь, предлагает с начала обратить внимание на конструкции крыши: проведя испытание на герметичность было замечено, что, возможно, самая большая часть тепла выходит через недостаточно герметичную крышу, потому что тёплый воздух, будучи легче, поднимается вверх через трещины и легко удаляется. "Конструкция крыши герметизируются ветрозащитной и пар изолирующей плёнками, между которыми ложится слой теплоизоляционного материала. Эти плёнки проложены таким образом, чтобы новая часть немного покрывала предыдущую. На месте перекрытия кусочки плёнки должны быть приклеены друг к другу. К сожалению, в большинстве случаев этого не делается, а используется или не специально для этой цели разработанная особенно клейкая лента, а простая упаковочная лента. В конце концов, эти куски плёнки отделяются друг от друга, и весь труд герметизирования пропадает зря. Просто нужно использовать предназначенные материалы и вложить больше усилий в укрепление слоев ради обеспечения необходимого результата".
Испытание на воздухопроницаемость аэродверью
Качество завершённых работ герметизации легко можно проверить, сделав тест на герметичность, который идеально подходит для определения негерметичных мест в доме, а затем заняться ими соответствующим образом. Во время этого теста определяется общий уровень герметичности здания и конкретные места, через которых случается потеря энергии. Полученные результаты сравниваются с нормами, установленными в технических стандартах, а затем предоставляется подробный отчёт.
В испытании на герметичность здания используется так называемая аэродверь, которая устанавливается в створки входной двери и с помощью вентилятора, между внутренним пространством здания, а внешним создаётся перепад давления 50 Па.
Испытание на герметичность проводится с помощью так называемой латуни дверной фурнитуры: в место входной двери здания вставляется рама с брезентом и встроенным вентилятором. "Испытание проводится, создавая отрицательное и положительное давление внутри здания, - говорит К. Янушявичюс. - Чем здание герметичнее, тем слабее нужен поток воздуха чтобы между внутренним и внешним пространством создалась разница давления в 50 Па. Если вы хотите знать, не только изменение погоды, при разнице давлений, но и определить негерметичные места, можно провести осмотр с тепловизором, или, заполнить помещения специальным искусственным (сценическим) дымом и места утечки тепла будут видны не вооружённым глазом. "Перед испытанием все обычно нужные отверстия (дымоход, вентиляционные отверстия) временно закупориваются, герметично закрываются и заклеиваются, а также закрываются окна, а внутренние двери между комнатами остаются открытыми. Во время испытания, с помощью приборов наблюдается сколько раз в течении определённого периода времени меняется весь воздух в помещении. В соответствии с полученным значением перемены воздуха определяется уровень герметичности:
• низкое (в доме - более чем в 5 раз, в квартире - более 10)
• среднее (в доме - от 2 до 5 раз, в квартире - от 4 до 10)
• высокое (в доме- менее чем в 2 раза, в квартире - менее 4).
Испытание на герметичность рекомендуется провести во время строительства/ремонта/реконструкции, перед началом отделочных работ, так будет легче обнаружить и устранить трещины и другие дефекты. Технический регламент указывает требования герметичности зданий. Согласно статье 2.05.01: 2005 "Теплотехники перегородок зданий", когда между внутренней и внешней стороной здания разница в 50Па, воздухообмен в здании не должен превышать:
3 раза в час - в помещениях, где нет никаких устройств механической вентиляции;
1,5 раза в час - в помещениях, где установлены механические вентиляционные устройства.
Преимущества испытания на герметичность
• Определяется общий уровень герметичности здания.
• Локализация конкретных мест утечки.
• Определяется потребность герметизации здания.
• Определяется качество строительных и монтировочных работ.
• При продаже жилья, вырастает качество здания и цена из-за снижения потребления тепла, изоляции звука, влажности и других нежелательных явлений.
На что ещё влияет герметичность дома?
Кроме потери тепла, с недостаточной герметичностью дома возникают и другие проблемы. Специалисты выделяют несколько самых важных: звукоизоляция, насекомые через трещины и щели, попадающие в помещения, миграция влаги (диффузия). "Через негерметичные места попадающий воздух является идеальной средой для распространения звуковых волн - в герметичном здании гораздо меньше слышен шум снаружи, - говорит К. Янушявичюс - Большие трещины позволяют насекомым или вредителям попасть в помещения. Они не всегда вредны для человека, но могут нанести долговременный ущерб строительным конструкциям здания".
Эти заявления были поддержаны и Р. Зарембой: он предлагает обратить внимание на то, что если в среде есть постоянный источник шума, а дом негерметичен, то шум внутри будет гораздо лучше слышно. Кроме того, небольшие зазоры идеально подходят для небольших мух, через более больших могут пробраться и твари по крупнее, например, грызуны. К. Яанушявичус отмечает, что интенсивная миграция влаги может привести к появлению дефектов изоляционного материала, а в некоторых случаях (например, когда вода превращается в лёд) - к разложению конструкционных элементов. Кроме того, собеседник упоминает несколько дополнительных проблем: из-за негерметичности запахи попадают из одной комнаты в другую, а также, в случае пожара, огонь быстрее распространится из-за постоянной подпитки кислородом, проникающим в помещение из окружающей среды.
Alesia Paškevičienė
