Энергосберегающая крыша

Наибольшей популярностью в настоящее время пользуются традиционные дома со скатной крышей и деревянной стропильной конструкцией (рис. 4.16 ). В более современных домах чаще всего сооружают вентилируемые плоские кровли (рис. 4.16). Независимо от конструктивного решения, любая крыша нуждается в соответствующей тепло- и гидроизоляции, а также правильной вентиляции.

а б

Рисунок 4.16. Энергосберегающие крыши:

а (слева) – скатная, б (справа) – вентилируемая плоская

Вентиляция и отвод влаги. При выборе материалов следует помнить о правильной конструкции кровли.

Потери тепла через крышу в односемейных домах составляют от 10 до 15 % всей потери тепла в доме. Требования европейских строительных норм заключаются в проектировании крыши с коэффициентом теплопередачи не больше 0,3 Вт/(м²∙К).

Обеспечить выполнение требуемых норм не так уж просто. Главная причина заключается в неточности выполнения работ, что приводит к образованию практически незаметных каналов, позволяющих теплу покидать помещения – так называемых мостиках холода.

Мостик холода, или температурный мост – это участок ограждающей конструкции здания, имеющий пониженное термическое сопротивление. Например, стык между частями конструкции или конструктивный элемент, состоящий из материалов с более высокой теплопроводностью. Такие участки охлаждаются сильнее, чем другие части ограждения, поэтому их еще называют «мостиками холода». Наличие температурных мостиков значительно снижает эффективность теплозащиты здания (иногда теряется до 50 % всего тепла). Присутствие мостиков холода в здании является причиной образования конденсата и может значительно снизить время его эксплуатации. .

Потенциальными местами их возникновения являются конструктивные узлы и все соединения наружных элементов, сделанных из разных материалов: стык пола на грунте со стеной фундамента, плиты фундамента с наружной стеной, проёмы окон и дверей, соединение крыши со стеной. К этому перечню можно отнести балконные плиты, выступы стен, места крепления металлических балюстрад, подпорок для телевизионных антенн, кладочные швы и т.п.

Избежать мостиков холода ещё на стадии строительства крайне сложно, иной раз проще утеплить весь дом, чем пытаться закрыть каналы утечки поодиночке.

Визуально мостики холода обычно не определяются. Для их обнаружения необходимо провести тепловизионную съёмку (рис. 4.17.).

Рисунок 4.17. Иллюстрация мостиков холода с помощью тепловизора

Уменьшение мостиков холода еще на стадии строительсав приводит к увеличению стоимости здания, составляющий около 1 % суммарных инвестиций. Поэтому стоит вкладывать деньги в энергосберегающие решения.

В течение скольких лет вернутся затраты на дополнительную теплоизоляцию? По подсчетам европейских экспертов срок окупаемости составляет о 7 до 10 лет, в зависимости от источника отопления (тепловые насосы, газ, электричество и пр.). Следует, однако, учитывать и изменение цен на энергоносители носители в будущем.

Утепление крыш, как правило, выполняется при помощи минеральной ваты, которая кроме теплоизоляционной также выполняет противопожарную и звукоизоляционную функции.

Инвестирование в энергосбережение – очень выгодное мероприятия, как с экономической точки зрения, так и с экологической. Снижение расходов энергии уменьшает выбросы в атмосферу продуктов сгорания, в том числе «парниковых» газов, тем самым ограничивая неблагоприятные климатические изменения.

Инновационный проект энергосберегающего кровельного покрытия представляет GZ Gundelfinger (рис. 4.18.). В элементы покрытия уже на этапе производства закладываются высококачественные отопительные трубы, расположенные в нижней части кровли (на глубине в несколько сантиметров), благодаря чему, тепловой поток направляется вниз – в помещение .

Рисунок 4.18. Энергосберегающая кровля GZ Gundelfinger

Зимой в трубы подаётся горячая вода, обеспечивающая отопление помещения, а летом – холодная, с целью кондиционирования. В массивной кровле тепло аккумулируется и медленно возвращается в помещение. Помещение нагревается или охлаждается равномерно, нет зон с излишне тёплым или холодным воздухом. Кроме того, в воздухе отсутствуют взвешенные частицы пыли, что присуще традиционным отопительным системам – важный фактор для людей, страдающих аллергией.

Энергосберегающая кровля идеально подходит при использовании альтернативных систем обогрева на базе тепловых насосов или солнечной энергии.

Крыша британского здания Energy Centre of Excellence покрыта кровельными листами Kalzip AluPlusSolar (площадью 1500 м²), которые представляют собой легковесный полностью интегрируемый источник возобновляемой энергии . В данной системе применяется надёжное и гибкое тонкоплёночное фотоэлементное ламинирование (рис. 419.).

Система AluPlusSolar обеспечивает выходную пиковую мощность 44 кВт и ежегодно вырабатывает 30 тыс. кВт∙ч.

Рисунок 4.19. Кровельные листы Kalzip AluPlusSolar

Конструктивное включение звукопоглощающих изоляционных материалов способствует улучшению акустических характеристик.

С целью дальнейшей экономии энергетических ресурсов и уменьшения выбросов СО₂ непосредственно на строительной площадке были собраны трехслойные кровельные фонари Kalzip Multivault SSR общей площадью около 300 м². Ряды фонарей Multivault SSR разделяют группы панелей AluPlusSolar. Противостоящие погодным условиям внешние части фонарей выполнены из двухслойного поликарбоната. Под ними, в плоскости кровли, смонтированы полупрозрачные панели. Такая система обеспечивает равномерное распределение рассеянного дневного света с минимальным эффектом тени во всех помещениях центра.

Утепление кровли. Через крышу здания уходит до 10 % тепла, поэтому её утепление является также важным для энергосбережения всего дома.

При утеплении плоских крыш к теплоизоляции предъявляются высокие требования по прочности на сжатие, разрыв, теплопроводности и малому удельному весу. Данным требованиям в большой степени соответствуют плиты из экструдированного пенополистирола. Они с успехом применяются на любых типах плоских кровель: эксплуатируемых и неэксплуатируемых, облегчённых и традиционных. Ещё одним важным свойством этого материала является его малое водопоглощение, что положительно влияет на стабильность его теплоизоляционных качеств.

На скатных крышах могут использоваться все те же утепляющие материалы, что и для стен.

Предлагаются два метода пенополиуретановой изоляции крыш :

- укладка изоляционных плит из твёрдого пенополиуретана со ступенчатым фальцем;

- напыление пенополиуретана непосредственно на поверхность крыши.

Наиболее перспективным считается второй метод (рис. 4.20.).

Основная идея такого подхода состоит в том, что помимо напыления теплоизоляции производится герметизация крыши, тогда как в случае обычной плоской крыши надо было бы уложить несколько слоев различных материалов, выполняющих разные функции. При реконструкции крыш теплоизоляцию напылением пенополиуретаном можно нанести даже без предварительного демонтажа крыши.

Рисуноук 4.20. Напыление пенополиуретана

Температурная стойкость напыляемых материалов для плоских крыш составляет от –60 до +120 ºС, поглощение воды материалом составляет около 2 % по объёму. Практика показывает, что после непрерывного интенсивного дождя (8 час) вода не проникает вглубь пенополиуретанового покрытия. Теплопроводность пенополиуретанового напыления лежит в пределах 0,023-0,03 Вт/(м∙К).

При использовании твёрдого пенополиуретана на его наружной поверхности образуется корка, которая под воздействием ультрафиолетового излучения со временем приобретает коричневый цвет, при этом механические свойства пенополиуретанового покрытия не изменяются.

Для повышения стойкости к погодным условиям наружная поверхность пенополиуретана должна быть защищена от ультрафиолета либо с помощью окраски, либо засыпкой из гравия толщиной не менее 5 см.

Водяной тёплый пол

Водяной теплый пол – это полноценная система отопления, альтернатива классической радиаторной системе отопления (вопреки бытующему обратному мнению). Система экономит от 20 до 50 % энергии.

Суть технологии водяного теплого пола сводится к монтажу между полом и напольным покрытием сети мини трубопроводов (контуров теплого пола), по которым циркулирует теплоноситель – нагретая вода (температура от 35 до 45 °С). Поэтому водяной тёплый пол называют еще «низкотемпературной системой отопления». Благодаря этому поверхность пола нагревается и отдаёт своё тепло окружающему воздуху (рис. 4.21.).

Рисунок 4.21. Водяной пол

Система водяного теплого пола обеспечивает равномерный обогрев всей площади помещения: без «горячих» и «холодных» (как у радиаторов) мест, без горизонтального перемещения воздуха и т.п. (рис. 4.22., 4.23.).

Рисунок 4.22. Обогрев пола

Мягкое и ровное тепло, отсутствие сквозняков и переноса пыли, уют и исключительный комфорт, оптимальное распределение температуры, экономичность – всё это позволяет считать теплый пол системой отопления близкой к идеальной.

Рисунок 4.23. Неравномерность распределения температур

при радиаторном отоплении

Равномерное распределения тепла, помимо комфорта, позволяет использовать более низкие температуры теплоносителя: в водяных теплых полах она составляет 30-50 °С (в радиаторе 75-95 °С), в зависимости от применяемых покрытий пола, типа укладки трубы, теплопотерь помещения и требуемой тепловой нагрузки.

Таким образом, являясь низкотемпературной обогревательной системой отопления, водяной теплый пол позволяет дополнительно сэкономить ресурсы на производство тепловой энергии и использовать альтернативные источники энергии, например, тепловые насосы и солнечные коллекторы, которые лучше всего работают с низкотемпературными системами.

По сравнению с традиционными радиаторами температура в помещении может быть снижена на 2 ºС (без изменения в ощущении тепла человеком), обеспечивает около 12 % сбережения потребляемой энергии.

Поскольку водяной теплый пол является системой, работающей на крайне низких температурах, уменьшаются также потери в подающем трубопроводе между источником тепла и потребителем.

Тёплый пол приобрёл широкую популярность ещё в 80-е годы ХХ века и является в настоящее время самой распространённой отопительной системой, обладающей многочисленными техническими и эксплуатационными преимуществами по сравнению с традиционными радиаторными системами.