приведение нормирования теплозащитных качеств наружных

ПРИВЕДЕНИЕ НОРМИРОВАНИЯ ТЕПЛОЗАЩИТНЫХ КАЧЕСТВ НАРУЖНЫХ СТЕН
ЗДАНИЙ В СООТВЕТСТВИЕ С ФЕДЕРАЛЬНЫМ ЗАКОНОМ «О ТЕХНИЧЕСКОМ
РЕГУЛИРОВАНИИ»
http://www.rosteplo.ru/Tech_stat/stat_shablon.php?id=2090
Лобов О. И., докт. техн. наук, председатель правления, Ананьев А. И., докт. техн. наук, директор научного
центра, Российское общество инженеров строительства (РОИС), Россия
Кувшинов Ю. Я., профессор, докт. техн. наук, зав. Кафедрой Московский государственный строительный
университет (МГСУ), Россия
В докладе предлагается разработать Стандарт организаций «Строительная теплофизика. Нормы
проектирования ограждающих конструкций зданий и сооружений». В разрабатываемом Стандарте в
качестве обязательного для исполнения при расчете требуемого уровня теплозащитных качеств наружных
стен предложено исходить из условий обеспечения санитарно-гигиенической безопасности проживания
граждан. Вводится таблица с откорректированными теплотехническими показателями строительных
материалов и конструкций, раздел по долговечности наружных стен и метод определения экономически
целесообразного сопротивления теплопередаче.
В соответствии с Федеральным Законом «О техническом регулировании» до вступления в силу технических
регламентов действующие СНиП на проектирование гражданских зданий подлежат обязательному исполнению
только в части, соответствующей целям защиты жизни или здоровья граждан, имущества, охраны окружающей
среды и предупреждения действий, вводящих в заблуждения потребителей. В большинстве СНиП сделать
четкое разделение между обязательными и добровольными требованиями представляет определенные
трудности. При этом не все проектировщики и строители четко представляют, к какой ответственности перед
приобретателем жилья может привести такое разделение. Эти обстоятельства являются основными
препятствиями, вставшими на пути использования действующих нормативных документов в переходный период.
Необходимость приведения действующей системы технического нормирования в строительстве в соответствии
с Федеральным Законом «О техническом регулировании» отмечена в задании Председателя правительства
Российской федерации М. Фрадкова Минпромэнерго России и Минюсту России от 07.12.2004 г. [1]. На
совещании 27.12.2004 г. в Минпромэнерго России с участием представителей ряда министерств и ведомств,
РААСН и общественных организаций принято решение о необходимости серьезной проработки юридического
аспекта данной проблемы. Представленные предложения после обобщения и выработки единой позиции
направлены в Институт законодательства и сравнительного правоведения при Правительстве России для
рассмотрения и подготовки заключения. После чего намечено провести в Минпромэнерго России совещание с
участием Минюста России и всех заинтересованных лиц по урегулированию данных проблем [2]. Создается
впечатление, что окончательное решение вопроса потребует длительного времени.
Таким образом, со дня принятия Федерального Закона «О техническом регулировании» прошло 2,5 года. Новая
система технического нормирования в строительстве на базе технических регламентов не создана. Старая
система технического нормирования вроде бы и не отменена, но и «как бы и не признана и не подтверждена
законом». Темпы роста строительства, применение новых технических решений зданий и технологий требуют
пересмотра или совершенствования действующих СНиП. Но делать это до выхода технического регламента
законом запрещено [3]. Сложившееся положение может привести к серьезным ошибкам при проектировании и
строительстве. Ждать официального решения вопроса долго, а строить, внедряя более совершенные
конструктивные решения зданий и новые технологии, нужно сегодня.
Выходом из сложившегося положения может послужить переход на разработку стандартов организаций в
соответствии со ст. 17 Федерального Закона «О техническом регулировании». Он может создаваться на базе
действующего СНиП с устранением устаревших требований и внесением новых, отражающих достижения в
области проектирования и строительства современных зданий и сооружений. При этом в нем можно выполнить
четкое разделение требований, подлежащих обязательному и добровольному исполнению.
Возможность такого подхода к решению проблемы в статье показана на примере СНиП П-3-79* «Строительная
теплотехника» и СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий», который выпущен Госстроем России взамен
первого, но признан Минпромэнерго России не действующим нормативным документом [4].
В СНиП II-3-79* введен двухуровневый принцип нормирования теплозащитных качеств наружных стен. Первый
уровень – обязательный, из условий санитарно-гигиенической безопасности. Ниже этого уровня теплозащиту
стен принимать запрещается, поскольку приводит к образованию конденсата на внутренней поверхности
большинства конструкций наружных стен и узлов их сопряжения с другими элементами здания. Конденсат
создает плесень и сырость на стенах, ускоряет процесс коррозии закладных металлических связей, повышает
влажность воздуха в помещениях выше нормы. Это приводит к разрушению конструкций и заболеванию
жильцов.
Второй – из условий энергосбережения. Уровень теплоизоляции наружных стен в СНиП П-3-79*, и СНиП 23-022003 и ТСН из условий энергосбережения установлен тоже как обязательный. Он в 2,5-3 раза превышает
установленный по санитарно-гигиеническим условиям. Однако энергосбережение относится к экономической
категории и согласно Закону не может считаться обязательным для исполнения.
Rопр из условий энергосбережения при рациональной толщине стен, как показывает практика, в большинстве
регионов страны можно обеспечить только с применением мягких утеплителей (минвата, пенополистирол,
пенополиуретан), долговечность которых в климатических условиях России недостаточно изучена. Поэтому
нельзя исключать дополнительные непредвиденные затраты на восстановление утраченного ресурса
утеплителей в стенах зданий. В северных регионах страны наружные стены с высоким уровнем теплоизоляции
даже конструктивно невыполнимы. Редко кто соглашается, например, в Московской области возводить жилые
дома согласно обязательным требованием ТСН НТП – 99МО с наружными бревенчатыми или Брусовыми
стенами толщиной не менее 600 мм, или кирпичными с толщиной пенополистирольных плит 160-180 мм, а
минераловатных - до 300 мм.
Для обеспечения требуемого уровня теплоизоляции в реальной трехслойной панели с гибкими металлическими
связями из условий энергосбережения в Москве необходимо увеличить толщину пенополистирольного слоя до
180 мм, а в Якутске до 370 мм. Соответственно, толщина панели будет составлять 345 мм и 535 мм. При
применении минераловатных плит толщина теплоизоляционного слоя в Москве должна составлять 315 мм, а в
Якутске 550 мм. Толщина панели соответственно должна возрасти до 480 и 715 мм.
При увеличенной толщине утеплителей в стенах существенно возрастают усадочные и температурные
деформации, что приводит к образованию заметных трещин, разрывам контактных зон с конструкционными
материалами, изменяются воздухопроницаемость и паропроницаемость, что в процессе эксплуатации снижает
теплоизоляционные качества и капитальность наружных стен. В северных регионах страны, где холодное и
короткое лето, стены с увеличенной толщиной теплоизоляции не успевают войти в квазистационарное
влажностное состояние, что ухудшает санитарно-гигиенические условия в жилых помещениях и приводит к
систематическому накоплению влаги и ускоренному морозному разрушению, снижению срока службы и частым
капитальным ремонтам стен. Даже у далеких от строительной науки застройщиков целесообразность такого
утепления стен вызывает сомнения.
Поэтому нормативные требования СНиП II-3-79*, СНиП 23-02-2003 и ТСН к уровню теплоизоляции наружных
стен из условий энергосбережения в диапазоне, превышающем санитарно-гигиенические требования, согласно
Федеральному Закону «О техническом регулировании» должны использоваться при проектировании и
строительстве жилых зданий, как добровольные. Для обязательного исполнения в соответствии с Законом
следует принимать требования из условий обеспечения санитарно-гигиенической безопасности для проживания
граждан.
Постановлением № 113 от 26 июня 2003 г. Госстроем России с 1 октября 2003 г. введён в действие СНиП 23-022003 «Тепловая защита зданий» взамен СНиП II-3-79* «Строительная теплотехника». В нем дополнительно к
нормированию теплозащитных качеств наружных стен по санитарно-гигиеническим условиям и по условиям
энергосбережения введён третий показатель по удельному расходу тепловой энергии на отопление здания.
Предложено рассматривать требуемый уровень теплозащитных качеств наружных стен во взаимосвязи с общим
энергетическим балансом здания.
Такой подход используется как способ для отступления от чрезмерно высокого нормативного уровня
теплозащитных качеств наружных стен, заложенного из условий энергосбережения. В СНиП 23-02-2003
объективные физические и экономические причины, обуславливающие теплопотери, затраты на
дополнительную теплоизоляцию и на ремонт стен с мягкими утеплителями, предложено подменять
совершенствованием объёмно-планировочного решения зданий и системы поддержания микроклимата. Они
никоим образом не связаны с процессом теплопередачи, влажностным режимом, воздухопроницаемостью и
долговечностью наружных стен.
Авторами СНиП утверждалось, что увеличение Rопр наружных стен в домах массового строительства с 1,0 до
2,0 м2∙оС/Вт снижает удельное энергопотребление на 18-20 % по сравнению со зданиями, запроектированными
до 1995 г. и на 14-18 % при увеличении Rопр с 2,0 до 3,0 м2∙оС/Вт. В одноквартирных малоэтажных жилых домах
планировали получить эффект ещё выше, т. е. соответственно 24-28 и 18-23 %. В совокупности планируемая
экономия составляла 40-50 % [5]. Выполненные расчёты по разработанной ими методике [6] показывают, что
такое существенное снижение удельного расхода тепловой энергии на отопление зданий происходит не в
результате повышения теплозащитных качеств наружных стен, а за счет снижения кратности воздухообмена в
помещениях и преувеличения роли бытовых тепловыделений и теплопоступлений через окна от солнечной
радиации в холодный период года. Тепловые потери через наружные стены при этом не меняются. Их
количественная характеристика остается неизменной. Но в процентном отношении к сниженным таким способом
общим энергозатратам на отопление они существенно увеличиваются. И, наоборот, могут в процентах
уменьшаться, если учитывать еще и энергозатраты на горячее водоснабжение, и тем более, на
электропотребление. Такой подход привел к преувеличению уровня теплозащитных качеств наружных стен в
снижении удельного расхода тепловой энергии. Этот приём использован в [5] для оценки удельных энергозатрат
на отопление здания. На рис. 1 приведены зависимости удельного расхода теплоты от приведенного
сопротивления теплопередаче наружных стен в помещениях с различными бытовыми тепловыделениями и
кратностью воздухообмена. При этом доля удельных энергозатрат на компенсацию теплопопотерь через
наружные стены при фиксированном значении Rопр во всех четырёх случаях остаётся одинаковой. Снижение
удельных энергозатрат на отопление 9-этажного здания в результате повышения теплозащитных качеств
наружных стен достигается в значительно меньших величинах (рис. 1, кривая 1), чем приведенные из статьи [5]
(кривая 4). Существенное различие объясняется снижением однократного (na=1) воздухообмена до na=0,652.
Таким способом удалось существенно снизить удельный расход теплоты, заложить его в качестве
обязательного для исполнения в новый СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий», и представить таким
образом, что снижение удельных энергозатрат на отопление достигается, в основном, за счет повышения
уровня теплоизоляции наружных стен. Можно и в большей мере снизить кратность воздухообмена в
помещениях, соответственно, и удельный расход тепловой энергии на отопление. Если исходить из
соображений достаточности кислорода в помещениях, то вентилировать помещения можно и в 5 и в 10 раз
меньше. Но тогда в помещениях будет воздух, насыщенный запахами, забрасываемыми кухонными
вентиляционными шкафами из соседних квартир, от строительных материалов и бытовых синтетических
предметов. При снижении кратности воздухообмена повысится вероятность инфекционных заболеваний.
Естественно, жильцы не допустят такого состояния воздуха в своих квартирах и будут их проветривать до такой
степени, какая им потребуется для здорового образа жизни.
В зданиях, построенных с уровнем теплозащитных качеств наружных стен, вытекающим из удельных
энергозатрат на отопление, не произойдет в эксплуатации экономии топливно-энергетических ресурсов в
объеме, запланированном в [5]. Поэтому показатель удельного расхода тепловой энергии на отопление зданий
нельзя вводить в качестве обязательного при проектировании зданий.
Невольно напрашивается сравнение с автомобильным транспортом. Потребление энергоресурсов в нашей
стране на транспорте составляет около 33 % от общего энергопотребления и приблизилось к потреблению в
ЖКХ (31-39 %). В автомобильном транспорте более остро стоит вопрос энергосбережения. Например, в годовом
бюджете средней семьи, проживающей в трехкомнатной квартире в г. Москве (78 м2), расходы на бензин для
автомобиля «Жигули» при пробеге 50-70 км в сутки в 4-6 раз превышают оплату за отопление без льгот и
дотаций. По данным, опубликованным в [7] семья (4 чел.), проживающая в трехкомнатной квартире площадью
78 м2 по ставкам 2005 г . платит в год за отопление 10998 руб. (без дотации), горячее водоснабжение - 6000 руб.,
электроэнергию - 3000 руб., за бензин для автомобиля - 38325 руб. Всего 58323 руб. Оплата за отопление в
общем годовом балансе стоимости энергоносителей составляет ≈ 19 %. Если снизить теплозащитные качества
наружных стен на одну термическую единицу, т. е. с 3,16 до 2,16 м 2∙оС/Вт оплата в год уменьшается на 946 руб.,
т. е. на 1,5 %. По отношению к общим коммунальным платежам, т. е. с учетом оплаты газа, холодной воды,
жилья, и т. д. (70635 руб.), экономия составляет 0,9 %. Т. е. она вписывается в допустимую погрешность замеров
теплоты на отопление здания. При этом нельзя забывать, что жильцов через 20-30 лет ждет капитальный
ремонт стен, затраты на который во много раз могут превысить получаемую экономию от снижения расхода
тепловой энергии. И чем толще теплоизоляционный слой из мягких утеплителей, тем раньше он наступит.
Рис. 1. Зависимость удельного расхода тепловой энергии (qhdes) на отопление 9-этажного дома в г. Твери от
приведенного сопротивления теплопередаче наружных стен (R0пр):
1 – удельный расход при кратности воздухообмена na=1, бытовых тепловыделениях qint=10 Вт/м2,
теплопоступлениях в здание от солнечной радиации Qs=256 кДж;
2 – то же при кратности воздухообмена na=0,652; 3 - то же при кратности воздухообмена na=0,652, бытовых
тепловыделениях qint=20 Вт/м2; 4 – удельный расход по данным из статьи [5]; 5 – удельный расход через
наружные стены (Q=const) при различных значениях na и qint
Проведенные расчеты показывают, что авторами СНиП II-3-79* и СНиП 23-02-2003 сделан ошибочный шаг в
решении важнейшей для страны проблемы энергосбережения при отоплении зданий за счет чрезмерного
повышения теплозащитных качеств наружных стен. О нецелесообразности решения проблемы
энергосбережения в зданиях таким способом опубликовано более ста работ. Сделано большое количество
докладов на научно-практических конференциях НИИСФ. Однако авторы, допустившие эти серьезные ошибки в
нормировании, не хотят их исправлять. По данным академика РААСН С. А. Чистовича, М. А. Лапира, проф., д. т.
н., Г. С. Иванова, проф., д. т. н., В. И. Прохорова расход теплоты на отопление зданий можно сократить на 60-70
% в результате совершенствования отопительных систем, введения пофасадного регулирования, а также
контроля и учета отпускаемой теплоты и других мероприятий, связанных с улучшением работы инженерного
оборудования. Еще больший резерв заложен в содержании тепловых сетей на требуемом качественном уровне
и обеспечении безаварийной работы. Полученная таким способом экономия на порядок превышает экономию
теплоты за счет чрезмерного дополнительного утепления наружных стен. А самое главное, избавит от
дополнительных затрат на проведение капитальных ремонтов зданий.
Ученые надеялись, что в экстренно подготовленном и утвержденном СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита
зданий» взамен СНиП II-3-79* «Строительная теплотехника» будут устранены допущенные ошибки. Оказалось,
что его выпуск преследовал цель использовать сложившуюся временную ситуацию между опубликованием
Закона «О техническом регулировании» и вступлением его в силу для перенесения отвергнутых строительной
практикой завышенных требований к Rопр стен из старого в новый СНиП 23-02-2003. При этом рассчитывали, что
завышенные требования к уровню теплоизоляции наружных стен из условий энергосбережения, как
обязательные будут действовать до утверждения технического регламента, т. е. ещё 6-7 лет [8]. Кроме того,
проявленная поспешность выпуска нового СНиП привела к дополнительным ошибкам, которые раскрываются в
печати [9, 10].
В новом СНиП исключено приложение с расчетными значениями теплофизических показателей материалов и
конструкций. Это поставило проектировщиков и строителей в затруднительное положение при выборе
материалов для создания долговечных энергоэффективных наружных стен зданий. Вполне справедливо, что
СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий» признан не действующим нормативным документом, и заложенные
в него требования не обязательны для исполнения. До принятия технического регламента действующим
остаётся предшествующий СНиП II-3-79* «Строительная теплотехника» [3, 4].
Требуемое сопротивление теплопередаче наружных стен из условий обеспечения санитарно-гигиенической
безопасности проживания граждан в помещениях зданий (обязательное требование) следует определять по
формуле (1) СНиП II-3-79* с использованием уточненного коэффициента αв. Предлагаемые значения αв
отличаются от прежнего значения αв=8,7, т. к. теплообмен у стены рассчитывается отдельно без влияния окна.
Результаты расчётов по этой формуле приведены в табл. 1 (1-я строка).
Табл. 1
Коэффициент теплообмена
αв, Вт/(м2∙оС)
6,75
6,5
Температурный
перепад Δtн, оС
6
4
Расчётная температура холодной пятидневки tн, оС
-10
0,74
1,15
Требуемое значение Rопр стен, м2∙оС/Вт
-20
-26
-28
-30
-40
0,99
1,14
1,18
1,24
1,48
1,54
1,77
1,85
1,92
2,31
-50
1,73
2,69
Выполнение обязательного требования к Rопр наружных стен рациональной толщины достигается применением
ячеистобетонных, керамзитобетонных блоков, эффективного пустотелого и пористого керамического кирпича и
других долговечных местных материалов, проверенных в условиях длительной эксплуатации сурового климата
России.
До введения в нормативный документ метода расчёта экономически целесообразного приведенного
сопротивления теплопередаче наружных стен предлагаем использовать данные, приведённые во второй строке
табл. 1. Их рекомендуется принимать на добровольной основе. Возможность использования требуемого
значения Rопр стен в конкретном проектном решении необходимо проверять расчётом температурных полей
узлов сопряжения стен с другими конструктивными элементами здания. В случае обнаружения на внутренней
поверхности узлов температуры ниже точки росы необходимо выполнить местное утепление, что приведёт к
увеличению проектного значения Rопр наружных стен. Не исключается утолщение утепляющего слоя. Rопр
наружной стены в этом случае может превысить устанавливаемое в СНиП II-3-79* из условий энергосбережения.
Такая необходимость возникает в ширококорпусных зданиях с уменьшенной шириной межоконных простенков. В
зданиях с металлическим каркасом и железобетонными поясами, а также облицованных плитами из природного
или искусственного тяжелого камня с вентилируемым воздушным зазором. Это обстоятельство еще раз
подтверждает первостепенную значимость требований к теплозащитным качествам из условий обеспечения
санитарно-гигиенической безопасности проживания граждан по сравнению с требованиями из условий
энергосбережения.
Необходимость пересмотра СНиП понимают и его создатели. Чтобы исправить сложившееся положение стали
разрабатывать территориальные строительные нормы (ТСН). Сначала разрешали снижать R опр. наружных стен
на 15-20 %, затем еще больше. Например, в ТСН 23-340-2003 (г. Санкт-Петербург) требуемое Rопр наружных
стен понизили с 3,08 до 1,76 м2∙оС/Вт, т. е. на 43 %, при условии компенсации возникающих при этом
энергозатрат на отопление здания совершенствованием работы инженерного оборудования. Строительная
общественность г. Санкт-Петербург усмотрела в этом искусственную подмену незначительного перерасхода
теплоты в результате снижения Rопр стен с 3,08 до 1,76 м2∙оС/Вт более значимой экономией, достигаемой
контролем, регулированием отпуска тепловой энергии и повышением регенерации отопительных систем. В
результате в ТСН 23-340-2003 были введены соответствующие дополнения и изменения. Это позволило
проектировщикам применять в наружных стенах долговечные прочные материалы и тем самым существенно
продлить межкапитальные ремонтные сроки. Очевидно, подобные изменения необходимо ввести во все ТСН,
действующие в настоящее время в 30-40 регионах страны.
В целях создания научной опорной базы для корректировки действующих ТСН и разработки новых по
инициативе производителей строительных материалов и домостроителей РОИС совместно с РНТО строителей
с привлечением ведущих специалистов-теплофизиков разрабатывают Стандарт организаций «Строительная
теплофизика. Нормы проектирования ограждающих конструкций зданий и сооружений», в котором будут
отражены интересы всех регионов страны. В нём будут исправлены ошибки, допущенные изменениями № 3
СНиП II-3-79* и СНиП 23-02-2003. Введен метод расчета экономически целесообразного приведенного
сопротивления теплопередаче наружных ограждающих конструкций, раздел по долговечности наружных стен и
таблица с расчетными теплотехническими показателями новых строительных материалов, конструкций и
традиционных, изготавливаемых по передовым технологиям. После апробации он послужит основой для
разработки Национального Стандарта и Технического регламента.
Литература
1. Фрадков М. Письмо председателя правительства Российской Федерации № МФ-П9-6540 от 07.12.2004.
2. Матеров И. С. Письмо зам. министра Минпромэнерго России № ИМ-1763 от 29.12.2004.
3. Ответы директора департамента технического регулирования и метрологии Минпромэнерго России
Глазатовой М. К. корреспонденту «Строительной газеты». // Строительная газета, № 34 (9785), 20 августа 2004.
4. Об обязательности СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий». Письмо департамента технического
регулирования и метрологии Минпромэнерго России № 08-223 от 25.08.04 в РОИС.
5. Бондаренко В. М., Матросов Ю. А.. Бутовский И. Н. и др. О нормативных требованиях к тепловой защите
зданий. // «Строительные материалы», 2001, № 12, и // «БСТ», 2001, № 11.
6. СП 23-101-2000 «Проектирование тепловой защиты зданий». – М.: Госстрой России, 2001.
7. Лобов О. И., Ананьев А. И., Кувшинов Ю. Я., Гудков Ю. В., Бегоулев С. А., Крюков В. А. и др. Взгляд на
энергосбережение сквозь стены. // «Строительный эксперт», 2004, № 5 (168). - с. 4.
8. Письмо НИИСФ 05/196-11 от 4.05.04 «Об обязательном выполнении требований СНиП 23-02-2003 «Тепловая
защита зданий» в течении 7 лет со дня введения закона «О техническом регулировании».
9. Самарин О. Д. О нормировании тепловой защиты зданий. // «СОК», 2004, № 6. - с. 106-107.
10. Иванов. Г. С Кому нужны непригодные нормы проектирования теплозащиты зданий – СНиП 23-02-2003. //
«Современные строительные конструкции», 2005, № 1 (4). - с. 38.