Кроме того, современные дома обеспечивают значительно больший комфорт проживания. Эти достижения объясняются, прежде всего, значительными усовершенствованиями технологий строительства и теплозащиты, которые претерпели старые методы, испытанные и проверенные за последние 30 лет. На сегодняшний день дома, построенные в начале 2000-х годов, в большей или меньшей степени представляют современное состояние строительных технологий. В схематичном виде история развития строительных стандартов и технологий, начиная с 1980-х годов прошлого века и до наших дней, а также на ближайшую перспективу. Уже при вступлении в силу "Постановления по теплоизоляции" (Warmeschutzverordnung 1995, WSVO 95) началось строительство так называемых домов с низким энергопотреблением (Niedrigenergiehauser), обладавших улучшенной теплоизоляцией. Для своего времени эти дома достигали очень хорошего показателя энергосбережения. На обогрев жилой и полезной площадей таких домов требовалось от 50 до 60 кВтч/(м2хгод). Примерно тогда же начали исследоваться и тестироваться первые так называемые пассивные дома (Passivhauser) с суперэффективной теплоизоляцией, жильцы которых могли уже полностью отказаться от традиционных методов отопления. Впрочем, дома, на отопление которых абсолютно не потреблялась энергия сжигания полезных ископаемых, оставались в Германии предметом научных исследований, и на практике в те времена встречались редко. Опыт, накопленный при исследовании домов с низким энергопотреблением, показал, что с точки зрения строительных технологий, не говоря уже об экономической выгоде, можно строить и еще лучшие дома, если ужесточить действовавшие на тот момент нормативы. Таким образом, чтобы добиться снижения энергопотребления и уменьшения выбросов С02 в атмосферу, в 1995 году было введено "Постановление по теплоизоляции" (Warmeschutzverordnung 1995, WSVO 95), которое устанавливало повышенные требования к минимальному уровню теплоизоляции для всех вновь строящихся зданий. Кроме того, стандарт WSVO 95 установил и требования, определенные специально для реконструируемых зданий старой постройки, особенно к допустимому коэффициенту теплопередачи (U-Wert, ранее известному под обозначением k-Wert), определенному для наружных элементов ограждающих конструкций здания. Эти требования обязательны для соблюдения в Германии, если владелец здания предпринимает его капитальный ремонт или масштабную перестройку с перепланировками и расширениями. Энергоэффективное производство тепловой энергии для нужд отопления жилых домов регулируется требованиями "Положения по отопительным установкам" (Heizungsanlagenverordnung).
С помощью федеральной программы экономической поддержки застройщиков и домовладельцев, стремящихся к внедрению энергосберегающих технологий, отдельные области и крупные города, в свою очередь, оказывают поддержку проектам по строительству и реконструкции зданий. Так, в рамках программы экономической поддержки они могут компенсировать владельцам зданий затраты на здания, которые соответствуют требованиям "Предписания по теплоизоляции". Такие здания обеспечивают заметно улучшенную тепло-изоляцию, эффективную технику и методики отопления, а также использование возобновляемых источников энергии — как во вновь строящихся зданиях, так и при реконструкции уже существующих. Примеры построенных зданий четко и доказательно демонстрируют, что с помощью мер, можно добиться такого снижения расходов энергии на отопление, которое характерно для домов с низким и очень низким энергопотреблением, как для вновь построенных зданий, так и для реконструированных старых.
В 2002 году в силу вступило "Постановление об экономии энергии" (EnEV), которое обобщает и систематизирует строительно-технологические требования старых постановлений о теплоизоляции, а также объединяет их с современными требованиями к отопительным системам. Благодаря этому были сформулированы не только требования к теплозащите и герметизации наружных строительных элементов, но и были определены граничные значения, задающие предельно возможные объемы энергии, расходуемой на отопление зданий и их горячее водоснабжение.
В целом, проектировщики и застройщики должны применять новую методику, определенную в EnEV, не только для того, чтобы планировать мероприятия по обеспечению надежной теплоизоляции, но и для выработки тепловой энергии и нагрева воды с использованием энергоэффективных технологий, позволяющих использовать энергию из возобновляемых источников. При оценке здания для отнесения его к той или иной категории энергоэффективных домов в качестве основного критерия используется количество топлива, получаемого из полезных ископаемых, которое необходимо сжечь для того, чтобы удовлетворить потребности этого дома в энергии. Это создало благоприятные условия для использования возобновляемых источников энергии, например, дровяного отопления или солнечной энергии. Снижение доли первичных источников энергии в обеспечении энергетических потребностей здания оказывает благоприятное влияние на его энергетический баланс.
Постановление EnEV 2002 не только сформулировало стандарты на теплоизоляцию и отопительную технику для новых домов, но и описало принципы, которыми следует руководствоваться при реконструкции старых зданий, определенные еще в WSVO 95. К тому времени уже давно было доказано, что здания, которые уже удовлетворяли требованиям "Постановления об экономии энергии" (EnEV), отнюдь не представляли собой энергетического или технико-экономического оптимума, и даже не являлись "последним словом техники". Поэтому были разработаны и получили распространение новые стандарты, дополняющие EnEV. Банк реконструкции (KfW, Kreditanstalt fur Wiederbau) начал предоставлять застройщикам льготные кредиты с довольно выгодными процентными ставками, предназначенные для индивидуального строительства нового жилья или реконструкции уже имеющегося. Одним из требований, которые застройщик должен был удовлетворить для получения такого кредита, являлось соответствие жилья, полученного в результате строительства или реконструкции, стандарту KfW-60. Само название этого стандарта означает, что на отопление данного дома в течение года требуется 60 кВтч/(м2хгод) энергии из первичных (невозобновляемых) источников, что на 30% лучше, чем норма, установленная стандартом EnEV 2002. Существует и еще более жесткий стандарт— KfW-40 (соответствие этому стандарту означает, что расход энергии из первичных источников составит менее 40 кВтч/(м2хрод). В земле Баден-Вюртемберг получил распространение и начал поддерживаться так называемый стандарт на "трехлитровый дом" (З-Liter-Haus), получивший свое название потому, что на отопление такого дома требуется менее 30 кВтч/(м2хгод), что соответствует сжиганию 3 литров жидкого котельного топлива в год на отопление 1 м2 жилой площади.
Введение стандарта EnEV 2009 с его требованиями к теплоизоляции и отопительной технике, ужесточенными на 30%, дало стимул к появлению и других стандартов. Банк Реконструкции (KfW) вместо программ KfW-60 и KfW-40 теперь поддерживает стандарты KfW-Effizienzhaus 100 (стандартный дом, соответствующий действующим требованиям EnEV и потребляющий < 100% энергии, определенной действующим стандартом на строительство нового жилья EnEV) и KfW-Effizienzhaus 70 (дом, потребляющий не более 70% от количества энергии сжигания первичного топлива, определенного EnEV). Переходный период, в течение которого планировалось завершить переход на новые стандарты, действовал до 01.01.2010.
В будущем с точки зрения теплоизоляции и отопительной техники эти стандарты будут вытеснены так называемым стандартом на "пассивный дом" (Passivhaus). Под пассивным домом понимается суперэффективно теплоизолированный дом, на отопление которого требуется не более 15 кВтч/(м2хгод). При таком низком энергопотреблении (фактически, это соответствует сжиганию от 200 до 300 л жидкого котельного топлива в год на отопление одноквартирного дома) оставшиеся потребности в обогреве могут быть удовлетворены за счет подогрева свежего воздуха, поступающего в дом через управляемую вентиляционную систему. Владельцы многих пассивных домов полностью отказались от традиционных отопительных котлов и обеспечиваемых ими систем отопления и горячего водоснабжения.
Ключевые термины
Потребность в энергии из первичных источников (PrimarenergiebedaFf) — это потребность в природном газе или жидком котельном топливе, получаемом из нефти, которые необходимо сжечь для обеспечения энергетических потребностей здания. Под энергетическими потребностями здания понимается энергия, идущая на отопление здания, горячее водоснабжение, освещение, вентиляцию, кондиционирование и т. д. Потребность в энергии из первичных источников определяется отдельно для каждого энергоносителя, т. е. действующая конечная энергия (для окончательного технического использования) умножается на коэффициент использования первичной энергии (Primarenergiefaktor), соответствующий конкретному энергоносителю.
Коэффициент использования первичной энергии (Primarenergiefaktor) указывает, какое количество первичной энергии необходимо для производства требующегося количества конечной энергии. Таким образом, коэффициент использования первичной энергии является и средством измерения коэффициента полезного действия (кпд) при выработке конечной энергии (транспортировка, выработка и т. д.). Например, средний кпд при выработке электрического тока составляет 33%, поэтому коэффициент использования первичной энергии в данном случае (для электрического тока) примерно равен 3.
Показатель потребления тепловой энергии (Heizenergiebedarf) указывает, какое количество тепловой энергии требуется на отопление данного здания. Он складывается из тепловых потерь через ограждающие конструкции здания и потерь тепла при выветривании, за вычетом выигрыша, получаемого от внутренних источников и солнечной энергии.
Дефицит конечной энергии (Endenergiebedarf) помимо показателя потребления тепловой энергии (Heizenergiebedarf) содержит в себе энергию, необходимую для получения горячей воды и для технологического потока на отопление и вентиляцию.
Дом с низким энергопотреблением — так называются дома, для которых потребление тепловой энергии и, соответственно, потребность в первичной энергии лежат на 30% ниже законодательно установленных официальными требованиями.
"Трехлитровый дом" (З-Liter-Haus) — это дом, на отопление которого расходуется 3 л/(м2хгод) жидкого котельного топлива, что соответствует энергопотреблению 30 кВтч/м2хгод.
Пассивным домом (Passivhaus) называется дом, потребление тепловой энергии для которого не превышает 15 кВтч/(м2xгод). Это соответствует 1,5 л/(м2xгод) в эквиваленте жидкого котельного топлива, так что необходимая тепловая энергия подводится только через подогретый приточный воздух. Таким образом, за критерий принимается расход первичной энергии 40 кВтч/м2xгод, включая освещение.
Значения расхода тепловой энергии для различных строительных стандартов (коэффициенты теплопередачи внешних конструктивных элементов) на примере отдельно стоящего дома с жилой площадью 150 м2. На основании этих данных вычисляются не только значения расхода энергии на горячее водоснабжение, но и производственные потери на отопление. Если при последующем составлении баланса в соответствии с EnEV в расчет принимаются оба значения, то говорят о дефиците конечной энергии (Endenergiebedarf), иногда называемом потреблением тепловой энергии (Heizenergiebedarf). Так называемый показатель потребности в первичной энергии (Primarenergiebedarf) учитывает сверх этого еще эффективность используемой отопительной техники и затраты на производство энергоносителя. Таким образом, он указывает, какое количество первичной энергии (нефти, газа, угля и т. д.) в конечном итоге должно использоваться для обеспечения потребностей здания в тепловой энергии.
Обзорная информация, показывает следующее:
- Чтобы добиться соответствия дома улучшенным стандартам энергопотребления, таким, как KfW-Effizienzhaus-100 (соответствует новому дому по стандарту EnEV), KfW-Effizienzhaus-70 или стандарту пассивного дома (Passivhaus), недостаточно обеспечить только заметно улучшенную теплоизоляцию и увеличить толщину теплоизолирующего слоя. Необходимо использовать и более дорогие окна усовершенствованной конструкции. Без двойного стеклопакета (окна с тройным остеклением) добиться соответствия стандарту KfW-Effizienz-haus-70 проблематично, а стандарт пассивного дома (Passivhaus) при несоблюдении этого условия вообще недостижим.
- Без дополнительных мер по организации вентиляции здания (снижение скорости воздухообмена в связи с применением управляемой системы вентиляции, с использованием тепловой регенерации или без нее) невозможно достичь соответствия стандартам EnEV 2009 для новых домов (EnEV-Neubau) или "пассивный дом" (Passivhaus).
При реконструкции старых зданий наружные конструктивные элементы не всегда могут быть снабжены слоем теплоизоляции расчетной толщины, так что реализуемые меры по теплоизоляции не всегда будут достаточны для того, чтобы расход первичной энергии удовлетворял требованиям стандарта EnEV 2009 для новых зданий (EnEV-Neubau) или более
