Енергоспестяване в строителството

Енергоспестяване в строителството.doc

Всяка година проблемът с енергоспестяването става все по-актуален. Недостигът на енергийни ресурси, високата цена на енергията, лошото въздействие върху околната среда, свързано с нейното производство - тези фактори предполагат, че е по-добре да се намали консумацията на енергия, отколкото да се увеличи нейното производство.

Един от най-активните потребители на енергия е сградният комплекс. Опитът показва, че има много възможности за развитие на енергоспестяващи технологии в строителството.

Известно е, че сградите, построени през последните 30 години, се характеризират с ниска енергийна ефективност. Големи топлинни загуби възникват чрез оградни конструкции, които имат ниско съпротивление на топлопреминаване.

Едно от важните направления за спестяване на енергийни ресурси по време на експлоатацията на сградите е подобряването и развитието на решения за пространствено планиране. Има изчислени данни, които могат да намалят консумацията на енергия при използване на такива къщи наполовина. Извършват се проучвания за изграждане на жилищни многофамилни сгради с пристроена сграда.

Енергоспестяващата технология в областта на строителството е и разработването на конструктивни ефективни решения за външните стени на сградите. Предприятията трябва да произвеждат трислойни ограждащи конструкции, както и да разработват многослойни конструкции от парчета.

Светът отдавна търси начини за намаляване на потреблението на енергия чрез нейното рационално използване. Един от най-активните потребители на енергия у нас е сградният комплекс. Както показва опитът, в тази област има много възможности за пестене на енергия. Един от най-ефективнитеенергоспестяващи технологии в строителството.

По този начин целта на тази работа е да се разгледа текущото състояние и възможностите за по-нататъшно развитие на използването на енергоспестяващи технологии в строителството.

Основните въпроси, разгледани в тази работа, са:

- световен опит в използването на енергоспестяващи технологии в строителството;

- основните начини за подобряване на енергийната ефективност на жилищните сгради;

- основните направления на прилагане на енергоспестяващи технологии в сградния комплекс.

1. Световен опит в енергоспестяването в строителството

Проектът на първата енергийно ефективна сграда започва през 1972 г. в Манчестър (Ню Хемпшир, САЩ) от архитектите Никълъс Айзък и Андрю Айзък. Втората сграда, която е проектирана и построена да бъде енергийно ефективна, е EKONO-house в Отаниеми, Финландия. И двете сгради осигуряват използването на топлина от слънчева радиация и възможностите на компютърната технология за управление на инженерното оборудване. Първата тенденция продължава да се развива успешно, включително дори в такава северна страна като Финландия - например, в пилотното строителство на жилищен район VIIKKI в Хелзинки - а втората тенденция прерасна в основно направление в строителния инженеринг, наречено "Умни сгради". В годините след енергийната криза от средата на 70-те години западните страни успяха не само да стабилизират, но и значително да намалят ръста на потреблението на енергия в строителството. Преди други нови енергоспестяващи строителни норми и стандарти бяха приети на държавно ниво в скандинавските страни: през 1977 г. - в Дания (датски стандарт BR77) и през 1980 г. - в Швеция (SBN-80, Svensk Bygg Norm). INВ резултат на това до 1988 г. Швеция е намалила годишното потребление на топлина в жилищни сгради с 28 TWh от 50 TWh през 1978 г., а до 1985 г. Дания консумира 28% по-малко топлинна енергия за жилищно отопление в сравнение с 1972 г. Датските и шведските енергийни стандарти в строителството все още са сред най-строгите в света: например шведският SBN-80, дори в началото на 21 век, надвишава стандартите на други европейски страни по отношение на своите изисквания.

През втората половина на 80-те години съвместните усилия на шведа Бо Адамсон (Университет в Лунд) и немския архитект Волфганг Файст (Institut fr Wohnen und Umwelt) полагат основите на нов енергоспестяващ подход в жилищното строителство – концепцията за т. нар. пасивна къща (Passivhaus). "Пасивните къщи" първоначално са проектирани от техните разработчици специално за климатичните условия на Централна Европа и според основната идея трябваше да използват предимно само вътрешни топлинни ресурси за отопление, да имат минимален енергообмен с околната среда (поради висококачествена топлоизолация) и максимално да използват топлината на всички емисии. В съответствие с тази концепция през 1991 г. в Дармщат, Германия е построен първият експериментален прототип на Passivhaus (жилищна сграда с четири апартамента, изградена от варовикови тухли с външна изолация с 40 cm дебел слой пенополистирол).

Започвайки от 1996 г. (след като разработчиците на тази концепция най-накрая завършиха основните дизайнерски решения и създадоха специална работна група за икономични "пасивни къщи"), изграждането на "пасивни" сгради се премести от част на етап на сериен етап. Още до 1999 г. в Германия са построени около 300 такива къщи, до края на 2000 г. те са над 1000, а доспоред наличните данни в началото на 2007 г. броят им надхвърля 7000.

Ако в самото начало на изграждането на енергийно ефективни сгради, до началото на 90-те години, основният интерес беше изследването на енергоспестяващите мерки, то още в средата на 90-те години фокусът се измести към изследването на проблема с енергийната ефективност и се даде приоритет на тези енергоспестяващи решения, които едновременно допринасят за подобряване на качеството на микроклимата. Логичният завършек на етапите на развитие на енергийно ефективните сгради беше практиката за изграждане на устойчива сграда. Такива сгради съчетават три взаимосвързани концепции: комфортен вътрешен климат, максимално използване на естествената енергия, оптимизирани енергийни елементи на сградата като цяло.

Методите за сертифициране на нови и съществуващи сгради по отношение на енергийната ефективност са разработени и непрекъснато се усъвършенстват в развитите страни. В ЕС първият по рода си закон, Директива 93/76/ЕО за ограничаване на емисиите на въглероден диоксид чрез подобряване на енергийната ефективност на SAVE (SAFE), беше приет през 1993 г. Той включваше следните мерки:

изработване на енергийни паспорти на сгради;
определяне на реалните енергийни разходи за отопление, климатизация и топла вода на сгради;
ефективна топлоизолация на новопостроени сгради;
редовна проверка и контрол на отоплителни котли (с мощност над 15 kW);
редовен анализ на елементите на потребление на енергия и подобряване на енергийната ефективност;
субсидиране на държавно ниво на една трета от разходите, насочени към пестене на енергия [2].

Според методологията, използвана в страните от ЕС, жилищните сгради се делят на обикновена къща по отношение на енергоспестяването(консумация на енергия - 400 kWh годишно на 1 кв. м), къща с ниска консумация на енергия (под 70 kWh), "пасивна" (не повече от 15 kWh) и "активна къща". Терминът "пасивна къща" означава, че тази къща трябва да отделя възможно най-малко топлина и да осигурява комфортна температура в помещенията както през зимата, така и през лятото. Тази цел се постига с помощта на топлоизолация, осигуряваща "ефекта на термоса", затворена отоплителна система и рекуперативна вентилация. Съответно такива къщи консумират почти 80% по-малко енергия от например новите сгради, проектирани в съответствие с Германската наредба за топлоизолация от 1995 г. (Германска наредба за топлоизолация-1995). Идеалното е възможността за отопление на къщата само поради човешка топлина. Днес Passivhaus се счита за водещ световен стандарт по отношение на енергийната ефективност (освен основната немска версия, подобни изисквания се съдържат и в друг популярен нискоенергиен строителен стандарт – канадският R-2000).

Още в края на 90-те години на миналия век ЕС финансира специална програма Gefeos, в рамките на която през 2000-2001 г. беше извършено изграждането на пилотни съоръжения - "пасивни" ниско- и високоетажни сгради и цели жилищни селища в пет страни от Западна Европа. Общо в Германия има 6000 такива къщи. Днес подобни къщи се строят в Швеция, Австрия, Финландия, Швейцария. През 2003 г. е построена първата такава къща в Северна Америка, в Урбана (Илинойс, САЩ). В сравнение с конвенционалната "пасивна къща", тя изисква 90% по-малко енергия за отопление, въпреки че струва 10-25% повече от конвенционалната къща. Въпреки това, като се вземат предвид цените на енергията в Европа (а разходите за отопление на дома в Германия вече представляват 20% от всички разходи за наем на апартамент), полученият икономически ефектчрез намаляване на оперативните разходи, в рамките на седем до десет години изплаща увеличението на капиталовите разходи.

Разбира се, изграждането на енергийно ефективни сгради като "пасивните къщи" изисква много значителни допълнителни разходи в сравнение с конвенционалните сгради. Въпреки това, според идеолозите на Passivhaus, през десетилетието и половина, изминало от пускането в експлоатация на първата „пасивна къща“ през 1991 г., тези свръхразходи са драстично намалени: ако в началния етап за „високоефективно енергийно оборудване“ на сградите са били необходими средно около 50 хиляди евро допълнителна инвестиция, днес те варират от 6 хиляди до 15 хиляди евро (в зависимост от размера на къщата: колкото по-голяма е къща, толкова по-ниски са средните допълнителни разходи). Може би досега единственият сериозен проблем, който не е решен от дизайнерите на "пасивни къщи" от немски тип, остава тяхното доста твърдо обвързване с климатичните условия на Централна Европа: както показват техническите изчисления, при изграждането на такива къщи в райони, разположени над 60 ° северна ширина (например в Северна Скандинавия), горепосочените допълнителни разходи се увеличават значително.

Що се отнася до „активната къща“, тя представлява следващия етап от развитието на „пасивната къща“, която по принцип може да се самоосигурява с електричество и топла вода. Типично оборудване на активна къща през последните години е слънчев колектор за подгряване на вода, слънчева електроцентрала на покрива и термопомпа, която преобразува нископотенциална топлина от земята или битови отпадъчни води в топла вода. Тоест една истинска „активна къща“ функционира и като електроцентрала.

2. Начини за подобряване на енергийната ефективност на жилищните сгради

Най-новите енергоспестяващи технологии вВ строителството, освен спестяване на финансови средства, те откриват и принципно нови възможности за намаляване на емисиите на вредни вещества в атмосферата, които се образуват при отопление и охлаждане на сгради. Значението на въвеждането на съвременни енергоспестяващи технологии всъщност е сравнимо с директното производство на енергия. Енергоспестяващите технологии са по-изгоден и екологичен начин за посрещане на нарастващото търсене на енергийни носители всяка година [3].

Енергоспестяването вече се превръща в един от основните приоритети в дейността на всяка компания. Ефектът от въвеждането на тези технологии засяга не само строителните организации, но и крайния собственик на къща, офис сграда или търговски център. Инвеститорите, участващи в такива енергоспестяващи проекти, получават възможност за наистина изгодна инвестиция.

Потенциалът за спестяване на енергия в България е около 400 тона еквивалент на гориво годишно, което се равнява на около 40% от общото потребление на енергия в страната. В икономическо отношение това са милиарди рубли икономии, а в екологично отношение това са стотици милиони тонове вредни вещества, които няма да попаднат в атмосферата.

По този начин енергоспестяващите технологии позволяват да се решат няколко проблема наведнъж:

пестене на енергия
решаване на някои проблеми на жилищните и комуналните услуги
увеличаване на рентабилността на бизнеса
намаляване на тежестта върху околната среда

България наистина има накъде да се развива по отношение на използването на енергоспестяващи технологии. Енергийните разходи на много български строителни фирми са приблизително два пъти по-високи от тези в развитите страни [4]. Това значително оскъпява българските сгради и постройки в строеж и се отразява сериозно върху тяхконкурентоспособност на повечето световни пазари.