Опыт строительства энергоэффективных районов в Финляндии

Статья VIIKKI – новый взгляд на энергосбережение М. М. Бродач, канд. техн. наук, доцент МАрхИ, вице-президент НП «АВОК»

Строительство энергоэффективных районов или поселков по сравнению со строительством отдельных демонстрационных энергоэффективных зданий позволяет на принципиально более высоком уровне изучить в реальных условиях энергосберегающие технологии, а также их взаимосвязь с экологическими и социальными условиями.

Идея строительства демонстрационных энергоэффективных районов или поселков родилась и развивалась практически одновременно с идеей строительства отдельных демонстрационных энергоэффективных зданий.

Целью строительства демонстрационного жилого района VIIKKI в Финляндии являлось выявление эффективности энергосберегающих технологий в реальных условиях во взаимосвязи с экологическими и социальными аспектами. Проект должен был отвечать социальным, экологическим и энергетическим требованиям.

1. Социальные требования:

- создание городской архитектуры, обеспечивающей высокое качество среды обитания людей;

- сохранение окружающей среды;

- создание разнообразных функциональных особенностей жизнедеятельности района;

- экономичность при поддержании жизненного цикла.

2. Экологические и энергетические требования:

- отказ от использования технологических процессов и источников энергии, загрязняющих окружающую среду;

- сокращение использования природного топлива;

- увеличение объема использования возобновляемых источников энергии;

- повышение качества микроклимата помещений;

- утилизация тепла и повторное использование водных ресурсов.

При проектировании района учитывались местные климатические особенности, способствующие повышению комфортности в застройке и снижению энергетической нагрузки на тепло- и энергоснабжение зданий. Ориентация здания выбиралась так, чтобы максимально использовать тепло и свет солнечной радиации, т. е. ориентация фасадов и большой площади остекления на юг. Размещение галерей для прохода на южной стороне здания улучшало защиту от ветра. Изучалось влияние формы и расположения зданий на ветровые потоки (рис. 1).

Рис. 1. Влияние формы и расположения зданий на ветровые потоки

Энергоснабжение района VIIKKI обеспечивается комбинацией районного тепло-, электроснабжения Хельсинки и солнечного теплоснабжения. На балконах некоторых многоэтажных домов установлены фотоэлектрические панели.

При проектировании систем отопления и вентиляции жилых домов были применены следующие технические решения, повышающие их энергетическую эффективность:

- Использование тепла обратной воды системы теплоснабжения для напольного отопления.

- Утилизация тепла удаляемого воздуха.

- Индивидуальная механическая вентиляция с рекуперацией тепла раздельно для каждой квартиры.

- Повышение эффективности систем естественной вентиляции за счет специальной конструкции дефлекторов.

- Вентиляция помещений при помощи предварительного подогрева наружного воздуха, подаваемого через окна специальной конструкции или остекленные балконы.

- Использование низкотемпературных отопительных систем.

- Использование солнечных коллекторов, подключенных к магистралям горячей воды.

- Использование счетчиков тепла и индивидуальный контроль температуры в каждом помещении.

Жилые дома оборудованы центральными и поквартирными системами механической вентиляции с эффективными теплообменниками и системами естественной вентиляции. В центральной механической системе вентиляции теплообменник располагается на чердаке здания, в поквартирной – теплообменник устанавливается в каждой квартире. Часть зданий оборудована системой естественной вентиляции. Приток воздуха осуществляется через специальные приточные устройства в стене, расположенные за отопительными приборами (рис. 2), или через окна со специальным устройством для забора наружного воздуха (рис. 3). Наружный воздух протекает между оконными стеклами и таким образом подогревается. Вытяжка осуществляется через вытяжной канал, оборудованный на конце дефлектором особой конструкции.

Рис. 2. Схема системы естественной вентиляции. На конце вытяжного канала установлены дефлекторы специальной конструкции (1). Приточные
устройства расположены за отопительными приборами (2)

Рис. 3. Вентиляция помещений при помощи предварительного подогрева наружного воздуха, подаваемого через окна специальной конструкции

Отопление в зданиях – центральное, с подключением к районному теплоснабжению Хельсинки. Отопительные приборы – радиаторы и теплые полы. Солнечные коллекторы в основном используются для приготовления горячей воды. Использование солнечных коллекторов, подключенных к магистралям горячей воды системы централизованного теплоснабжения, обеспечивает экономию энергии на нагрев горячей воды на 61 %.

В соответствии с повышенными требованиями к теплозащите ограждающие конструкции выполнены из энергосберегающих материалов с эффективной теплоизоляцией: наружные стены – из изготовленных в заводских условиях деревянных элементов, слоистая фасадная облицовка выполнена с использованием бумаги, изготовленной из бумажных отходов. Конструкция пола представляет собой комбинацию системы напольного отопления с сохраняющим тепло бетонным основанием.

Сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций:

- наружных стен – 4,76 м².°C/Вт;

- покрытия – 7,7 м².°C/Вт;

- перекрытия 1-го этажа – 5,5 м².°C/Вт;

- окон – 1,0 м².°C/Вт.

Система тепло- и энергоснабжения жилого района VIIKKI помимо подключения к городским сетям централизованного тепло- и электроснабжения включает в себя крупнейшую в Финляндии установку по использованию солнечной энергии. При разработке этого проекта были применены новейшие концепции использования солнечной энергии и интеграции солнечных систем в здание.

Система солнечного теплоснабжения состоит из восьми установленных на зданиях солнечных коллекторов общей площадью 1248 м². Эти солнечные нагревательные системы обеспечивают централизованное теплоснабжение и в некоторых случаях производят также обогрев помещений при помощи систем подогрева пола.

В жилом районе VIIKKI демонстрируются новые солнечные комбинированные системы, интеграция коллектора с крышей, системы пассивного использования солнечной радиации, параллельное использование систем солнечного обогрева и систем централизованного теплоснабжения, в солнечных коллекторах используются модули большой площади (с размером блока коллектора 10 м²).

Солнечные коллекторы встроены в конструкцию крыши жилого дома. Эти коллекторы установлены под углом 47–60° (рис. 4).

Такие углы оптимальны, т. к. они соответствуют наклону солнца осенью, зимой и весной, когда имеется наибольшая потребность в энергии.

Рис. 4. Солнечные коллекторы встроены в конструкцию крыши жилого дома и установлены под углом 47–60° (снизу вверх)

Дома и отдельные площадки подключены к городскому водопроводу и канализационной сети. Жилища оборудованы устройствами экономии воды и раздельными счетчиками расхода воды. Дождевая вода с крыш фильтруется и направляется в резервуары для полива. В малом масштабе применяется разделение и использование сточных вод. Согласно требованиям охраны здоровья, перед повторным использованием сточные воды очищаются. Между домами прокладывается сеть биологических каналов, включающая фильтрационные пруды для сточных вод и резервуары для полива.

Методы снижения расхода воды:

- Индивидуальная плата за потребляемую воду.

- Санитарно-техническое оборудование, экономящее расход воды.

- Использование раздельных счетчиков расхода воды.

- Общие сауны и прачечные вместо индивидуальных.

В экологической жилой зоне отходы рассматриваются как вид ресурса, поэтому удаление отходов заменено на технологию повторного их использования. Повторное использование биологических отходов производится в самой жилой зоне благодаря наличию больших участков, предназначенных для применения компостного гумуса. Имеется примыкающий к общей площади центр повторного использования отходов всего района площадью 70 м²; крытый сборный пункт площадью 25 м² с открытой площадкой площадью 10 м². Не допускается образование дополнительных отходов, поощряется повторное использование отходов на месте. Отходы сортируются на месте и собираются таким образом, чтобы причинить минимум вреда окружающей среде.