Зазвичай, коли говорять про зниження витрат на опалення будинку, завжди відразу спадає на думку утеплення стін і перекриттів, що цілком зрозуміло, оскільки нема сенсу говорити про енергоефективність, поки зовнішні конструкції будинку у буквальному значенні гріють повітря. Але окрім утеплення є безліч інших способів зменшити витрати на опалення будинку й ефективно використовувати енергоресурси.

Багато із цих способів не потребують значних інвестицій на стадії проектування або дуже швидко окупаються. Саме про такі способи зниження витрат на опалення будинку піде мова далі.

Необхідно, щоб форма будинку була якомога компактнішою, з мінімальним співвідношенням площі зовнішніх конструкцій до житлової площі будинку. Найбільш ідеальною формою будинку буде сфера. Але оскільки будинки у вигляді сфери й навіть у вигляді кола не завжди зручні в будівництві, оптимальною формою можна вважати квадрат. Гірше всього з точки зору зниження витрат на опалення будинку – витягнуті будинки з порізаними фасадами або будинки у вигляді високої вежі.

Так, якщо одноповерховий будинку зі стелями висотою 3 метри буде у вигляді кола при загальній площі 100м2 площа стін вийде ≈105м2. Якщо форма будинку буде квадратом, то при такій самій площі площа стін збільшиться до 120м2. Ще гірший варіант форми будинку — витягнутий прямокутник, наприклад, зі співвідношенням сторін 1 до 4 і будинок у вигляді замкненого прямокутника, площа зовнішніх стін збільшується до 150 і 186 м2 відповідно, тобто практично на третину й дві третини в порівнянні з колом.

Таблиця 1. Залежність тепловтрат одноповерхового будинку від його форми

Що стосується поверховості будинку, то двоповерхові будинки при однаковій площі мають значно меншу зовнішню поверхню стін, ніж одноповерхові. Таким чином, з точки зору енергоефективності, чим ближче будинку до форми куба — тим менше будуть втрати тепла, і тим більше знизяться витрати на опалення будинку.

Так само можна знизити витрати на опалення будинку, якщо компонувати допоміжні приміщення в один блок. Наприклад, якщо на ділянці буде розташовуватися гараж або технічне приміщення — краще постаратися вибрати таке архітектурне рішення, яке дозволяло б приєднати ці будівлі до житлового будинку. Вони будуть додатковим бар’єром для втрат тепла. Найбільш оптимальним є проект, де додаткові приміщення будуть приєднуватися з північної сторони, через яку втрачається найбільша кількість тепла.

При плануванні будинку необхідно розташовувати кімнати з урахуванням рози вітрів. Оскільки для житлових кімнат постійного проживання підвищена температура повітря важливіша, то їх доцільно розташувати ближче до південної сторони будинку. Технічні приміщення будинку, наприклад, коридори, сходи, комори — краще з північної сторони будинку. Так само доцільно розташувати кухню з північної сторони, оскільки в ній є джерела підвищеного тепла при приготуванні їжі й холодильних установок. Узимку вони будуть «догрівати» кухню, а влітку північне розташування дозволить трохи заощадити на кондиціюванні.

Кожний мешканець багатоповерхових будинків, де встановлені звичайні негерметичні вікна, помічав, що при сильних вітрах на вулиці із щілин вікна дме особливо сильно. Із цієї причини для будинків із природною приточно-витяжною вентиляцією, а також для будинків з відносно повітропроникними конструкціями стін (каркасні будинки, дерев’яні і т.д.) актуальним є захист від вітру. Справа в тому, що сильний вітер, обдуваючи стіни будинку, створює місцеві перепади тиску, які посилюють інфільтрацію повітря більше нормативної. Тому при захисті фасадів будинку, на які найчастіше дме сильний вітер у холодний період року, наприклад, за допомогою насадження дерев або розташування їх за побудованими будівлями й спорудами, а також захист повітропроникних будівельних конструкцій від продування вітрозахисними мембранами, заощадить до 5% тепловтрат будинку.

Встановлення енергоефективних вікон

Через вікна втрачається значна частина тепла будинку. Звичайно, за рахунок використання більш енергоефективного типу вікон можна відразу добитися значного зменшення витрат на опалення, особливо при великій кількості і площі вікон.

З точки зору енергоефективності на ринку вікна представлені залежно від матеріалу профілю – дерево, пластик або алюміній, кількості повітряних камер у склопакеті й наявності селективного покриття і його тип. Так само існують досить ефективні вікна, де склопакет заповнений важким інертним газом. Але через складність і високу ціну на ринку східної Європи вони практично відсутні.

Значення термічного опору для різних конструкцій вікон представлено в таблиці 2.

Таблиця 2. Опір теплопередачі різних конструкцій вікон

Тип вікнаОпір теплопередачі Ro.пр, м2·°З/Вт зі звичайного склас селективним покриттямтвердимм’яким1. Одинарне скло в дерев’яних рамах0,18—2. Одинарне скло в алюмінієвих рамах0,15—3. Подвійне скло в алюмінієвих роздільних рамах0,34—    5. Блоки скляні пустотілі із шириною швів між ними 6 мм,0,31—6. Блоки скляні пустотілі0,33—7. Подвійне скло в спарених рамах0,400,55-8. Подвійне скло в роздільних рамах0,440,57-9. Потрійне скло в роздільно-спарених рамах0,550,60-10. Однокамерний склопакет в одинарній рамі0,380,510,5611. Двокамерний склопакет в одинарній рамі з відстанню між склом 12 мм0,540,580,6812. Скло й однокамерний склопакет у роздільних рамах0,560,650,7213. Скло й двокамерний склопакет у роздільних рамах0,680,740,8114. Два однокамерні склопакети в спарених рамах0,70—15. Два однокамерні склопакети в роздільних рамах0,74—16. Чотири скла у двох спарених рамах0,80—Примітка: у позиціях 7-16 рами дерев’яні або пластмасові.

З таблиці можна зробити висновок, що для засклення найбільш економічно обґрунтованою є конструкція 11, вікно з дерев’яними або пластиковими профілями й двокамерним склопакетом (24 мм) і м’яким селективним покриттям ( i-скло).

Виникає питання, на скільки можна заощадити тепла, якщо встановити енергоефективну конструкцію вікна замість звичайного? Якщо в якості звичайної конструкції взяти розповсюджений тип вікон у багатоповерхових будинках радянської забудови, тобто подвійне скло в дерев’яних роздільних рамах (позиція 8), то простий розрахунки показує, що для середнього вікна площею 2.5 м2 за опалювальний сезон для клімату Києва через прості вікна втрачається приблизно 110 Вт теплової потужності або ~400 кВт/годин за опалювальний сезон 5 місяців. У випадку більш енергоефективної конструкції (позиція 11) отримаємо 75 Вт і 270 кВт/годин відповідно.

Використання пасивного сонячного опалення й геліосистем

Поки енергоносії дорожчають не щодня, а щогодини, сонце гріє щодня й абсолютно безкоштовно. Було б дуже нерозумно не використовувати це безкоштовне тепло. Ідея пасивного сонячного опалення досить приваблива й основна її ідея в тому, щоб уловити й зберегти сонячне тепло, не використовуючи дорогих і складних установок. Суть у тому, що сонячна радіація являє собою короткохвильове випромінювання. Воно легко проникає через звичайне скло (коефіцієнт проникнення 0,85-0,95), нагріваючи конструкції й предмети усередині кімнати, і перетворюється в довгохвильове теплове випромінювання. Таке випромінювання вже пропускається вікнами значно менше (коефіцієнт пропускання 0.1-0.15), тобто сонячне тепло попадає ніби в «теплову пастку».

У таблиці 3 можна побачити відносну кількість надходження і втрат тепла через звичайні вікна, орієнтовані на південь для будинку, розташованого на широті 48° (Дніпропетровськ–Донецьк–Волгоград–Хабаровськ).

Таблиця 3. Відносне надходження і втрати тепла для різних співвідношень
площі вікон і стін, орієнтованих на південь, %

З таблиці можна помітити, що чим більше розмір вікон, орієнтованих на південь, тим більше надходить тепла в приміщення. Для показника 40% тільки в січні спостерігається негативний тепловий баланс. Але в цілому за опалювальний період тепла надходить значно більше, ніж втрачається. Для конструкції вікон, орієнтованих на захід, схід і особливо на північ — чим більше повітряних камер у склопакеті, тим краще. Для вікон, орієнтованих на південь, навпаки – краще подвійне скло, замість потрійного. Так само для більшого надходження сонячного тепла небажаним є селективне покриття на склі. Ще на 5-10% збільшується ефективність використання сонячного тепла при нахилі вікон так, щоб поверхня була максимально перпендикулярна до падаючого світла. Цим зменшується віддзеркалювання сонячного випромінювання поверхнею скла.

Для запобігання конденсації вологи на склі подвійного склопакета в сильні морози (нижче –15) можна використовувати щільні штори, які обмежують проникнення вологого повітря до вікна й при цьому, нагріваючись від сонячного світла, передають частина тепла в кімнату. Для кращого приймання сонячного випромінювання освітлені поверхні, особливо покриття підлоги, оптимально вибирати темних тонів.

На жаль, сонце гріє взимку не цілодобово. Пік нагрівання будинку через вікна, направлені на південь у січні, припадає на період з 9 до 15 години. Уночі ж через великі вікна тепла втрачається більше, ніж у випадку меншої площі скляних поверхонь. Тому можна різко підвищити ефективність пасивного сонячного нагрівання, якщо великі вікна на півдні закривати на ніч утепленими ставнями, ролетами або щільними завісами зсередини кімнати. А влітку для запобігання зайвого перегріву приміщення через значну площу скляних поверхонь на південному боці ефективно використовувати навіси. Як показує практика, достатньо навісів метрової ширини, щоб повністю закрити навіть велике вікно в середині літа, коли сонце знаходиться високо в зеніті.

Використання пасивного сонячного нагрівання дозволяє значно знизити витрати на опалення будинку. У країнах з теплими зимами, таких як Греція, Італія пасивне сонячне опалення при використанні масивних теплоакумулюючих конструкцій може навіть повністю замінити традиційне. У більш помірних широтах з холодним кліматом таке опалення, звичайно, не може бути самодостатнім, але залежно від широти, конструкції, розмірів вікон направлених на південь і утеплення будинку, може покрити до 10-25% від необхідної кількості тепла для опалення будинку взимку.

Ще більш простим варіантом використання тепла сонячного випромінювання є засклені фасади, зокрема лоджії. Принцип такий само, що й у випадку пасивного опалення. Сонячні промені потрапляючи в теплову пастку нагрівають поверхні й знижують тепловтрати. Засклення тільки однієї стіни, направленої на південь кімнати в трикімнатній квартирі знижує загальні тепловтрати квартири приблизно на 3% і заодно підвищує довговічність фасаду. Звичайно, є й дуже великий мінус – засклення фасаду коштує дорого, але в сукупності з використанням експлуатованих лоджій і балконів, засклення балконів можна вважати економічно обґрунтованим.

Установка термостатів на радіатори опалення

Скільки б не коштував ваш котел опалення, і якою б потужної автоматики він не мав, опалювальна система в цілому має значну інертність і слабко реагує на невеликі зміни температури в окремих кімнатах. Причому ця похибка збільшується з розмірами опалювальної системи в цілому.

Наприклад, якщо у вікно на південній стороні пригріє сонце, то температура повітря в цій кімнаті почне підвищуватися. Такий же ефект буде на кухні, коли почне працювати газова або електрична плитка для приготування їжі. Очевидно, тільки покімнатне регулювання температури може ефективно усунути невеликі перегріви приміщень. Із цією метою рекомендується встановлювати на радіатори термостати або у випадку водяних радіаторів – термостатичні вентилі, які тонко реагують на зміну температури в кімнаті й знижують кількість проходження через радіатор теплоносія. Далі вже центральний котел з автоматикою «відчуваючи» зайве тепло починає регулювати інтенсивність горіння палива.

Практика показує, що одна лише установка термостатів на радіатори приводить до економії близько 3%, що з урахуванням вартості терморегулятора окупається дуже швидко, а точніше за 1-2 опалювальних сезони.

Встановлення теплових екранів за настінними радіаторами

Ці прості й досить дешеві способи дозволять знизити втрати тепла для приміщень, які опалюються настінними водяними радіаторами. Як відомо, оптимальне розташування теплового приладу є в центрі кімнати, але таке розташування не зовсім зручне в практичному плані, за винятком хіба що теплих підлог або підвісних інфрачервоних обігрівачів. Коли ж радіатор встановлений біля стіни, то він починає прогрівати стіну без термозахисту до порівняно високих температур. Частина тепла піде через цю стіну на вулицю, так і не потрапивши в приміщення.

Враховуючи високу різницю температур, для зниження цих тепловтрат ефективним є встановлення за батареєю теплових екранів з нержавіючої сталі, алюмінієвої фольги або подібних матеріалів (ізолон).

Дехто, намагаючись закрити радіатори опалення подалі від очей, ховають їх в ніші або взагалі закривають декоративними виробами. Виглядає це безперечно більш презентабельно, але, на жаль, знижує тепловіддачу. Особливо великі втрати у випадку централізованого опалення — тоді частина тепла призначеного Вам, іде до сусідів. Чим жертвувати – красою або теплом, вирішувати кожен окремо. Але вигідніше всього встановити максимально відкритий і гарний радіатор.

Зниження витрат на опалення будинку можна отримати, якщо не завішувати підвіконний радіатор опалення довгими шторами (близько 1%). Знову таки, це робить видимим радіатор опалення, але, так само як і у випадку з тепловим екраном, не дає частині тепла піти через вікно на вулицю, так і не потрапивши в кімнату. Що стосується вікна, то його можна не менш естетично прикривати за допомогою жалюзі, рольштор або римських штор.

Економія теплозатрат при застосуванні різних
енергозберігаючих технічних рішень і прийомів