[Translate to Pусский:]

В рамках проекта EU-GUGLE в сотрудничестве с городом Ахен и жилищной компанией gewoge AG в период с 2013 по 2018 годы было модернизировано 377 городских квартир в квартальной застройке. Цель проекта – сокращение потребления CO2 в квартале путём изоляции наружной оболочки здания (снижение энергопотребления), выбора энергоносителя и уменьшения потребления энергии посредством консультирования арендаторов. Эти меры позволили достигнуть экономии энергии от 50 до 54 процентов. Проектирование инженерных систем зданий осуществлялось с помощью программных решений LINEAR.

График: ECO.S

Меры по энергетической модернизации зданий включают в себя в основном изоляцию наружных оболочек, замену балконов во избежание тепловых мостов, установку новых окон, а также современных инженерных и отопительных систем, таких как вентиляционные системы с рекуперацией тепла и общее светодиодное освещение. Особый случай: 67 процентов зданий, которые подлежат модернизации в рамках проекта, находятся под защитой закона об охране памятников, что значительно ограничивает возможности изоляции наружных стен. Модернизация производилась с целью сохранения низкой арендной платы по возможности с учётом экономических аспектов. Наряду с энергетической модернизацией проводились и другие строительные мероприятия по модернизации, например ванных комнат, а также осуществлялась разработка отчасти нового плана квартир и привлекательного внешнего вида зданий и отдельных жилых единиц. Консультирование арендаторов и обширная информационная работа по энергосбережению и правильному обращению с новой техникой также являются сопутствующей деятельностью. Цель состояла в улучшении жилищных условий и качества жизни во всём квартале. Модернизация проводилась в рамках проекта EU-GUGLE, финансируемого Еврокомиссией (EUropean cities serving as Green Urban Gate towards Leadership in sustainable Energy / Европейские города как «зеленые городские ворота» в устойчивой энергетике). Дополнительная информация доступна по ссылкам: www.eu-gugle.eu, www.aachen.de/eu-gugle.

EU-GUGLE, благодаря сотрудничеству города, gewoge AG и городских коммунальных служб, способствовал инновационному, эффективному и устойчивому вкладу в достижение климатических целей в городе Ахен. На основе полученного опыта в будущем будут модернизированы и другие здания города. Благодаря совместным обязательствам, несмотря на проведённые дорогостоящие работы по модернизации, удалось сохранить недорогое жильё.

Из 377 квартир 271 были подключены к теплоснабжению, которое частично (148 квартир) или полностью (123 квартиры) основано на использовании тепла сточных вод из канализационной системы.

Основы инженерно-технического проектирования
Основная часть тепловой энергии для отопления и горячего водоснабжения поступает от двух тепловых насосов, которые в качестве источника тепла используют расположенный неподалёку канализационный трубопровод и снабжают здания через автономную систему отопления (рис. 1). Разработкой концепции и эскизным проектированием занималось инженерное бюро ECO.S, которое также отвечало за модернизацию отопительной, сантехнической и вентиляционной техники в жилых зданиях.

Предпосылкой для технического оборудования здания является техническая концепция отопления и нагрева воды, которая служит залогом энергетически и экономически эффективной работы теплового насоса.

Отопление
Для достижения цели низких температур отопительной сети определяющими являются два фактора:

  • панельное отопление (панельное отопление в полу) при модернизации в жилом помещении не используется.
  • благодаря энергетической модернизации оболочки здания низкие расчётные температуры, например макс. 50 °C, без проблем обеспечиваются радиаторами.

Подогрев воды
Существует два основных способа подогрева воды: централизованный и децентрализованный.
При централизованном способе, будь то ёмкостный водонагреватель или станция подготовки горячей воды, по гигиеническим соображениям температура горячей воды должна быть 60 °C. Это требует от теплогенератора обеспечения постоянной температуры около 65 °C. Такая температура может быть достигнута с помощью тепловых насосов. Однако это неэффективно с точки зрения суммарного годового показателя эффективности насоса. Годовой коэффициент эффективности, несмотря на оптимальный источник тепла с круглогодичной температурой выше 12 °C, едва ли может превышать 3,0, если необходимо постоянно обеспечивать 65 °C (рис. 2).

Децентрализованный подогрев воды решает эту дилемму. Основной вопрос заключается в том, производится ли горячая вода электрически или через отопительную сеть. При электрическом подогреве воды эксплуатационные расходы для арендатора являются самыми высокими. Кроме того, несмотря на 40 % электроэнергии, произведённой из возобновляемых источников, экологический баланс не является оптимальным. Децентрализованный подогрев воды также может осуществляться через сеть отопления, которая в таком случае эксплуатируется круглый год. Здесь часто отпугивают высокие издержки на станции для поквартирной разводки. Кроме того, есть производители, которые требуют, чтобы температура отопительной сети была 55 °C и больше, что недалеко от 65 °C при централизованном подогреве воды. Тем не менее, оба препятствия могут быть преодолены. Специализированные производители поставляют станции для поквартирной разводки, которые стабильно обеспечивают температуру горячей воды от 40 до 42 °C при подаче тепла от 48 до 50 °C. На практике при таких температурах нет никаких претензий со стороны арендаторов.

Вопрос затрат также не вызывает критики при ближайшем рассмотрении. С точки зрения эксплуатационных расходов арендаторы имеют наибольшее преимущество: энергия поступает из системы отопления и она значительно дешевле электричества. Кроме того, потребляется энергии на 30-50 % меньше, поскольку исключаются три четверти потерь циркуляции. Наконец, отсутствуют расходы на оплату счётчика горячей воды.

Инвестиционные затраты требуют тщательного сравнения, чтобы прийти к неопровержимым и реалистичным утверждениям. Затраты на станции для поквартирной разводки при централизованном подогреве воды сопоставимы с капитальными затратами на: 

  • сеть горячего водоснабжения и сеть циркуляции, включая фитинги для балансировки трубопровода 
  • ёмкостный водонагреватель / станцию подготовки горячей воды 
  • циркуляционный насос 
  • фитинги для гидравлической балансировки отопительной сети (балансировка выполняется также и в станции для поквартирной разводки) 
  • дополнительные расходы на тепловой насос для температуры подачи 65 °C вместо 55 °C 
  • инвестиции / арендная плата за счётчики горячей воды и распределители тепла

Станция для поквартирной разводки позволяет измерять общее потребление энергии арендатором для отопления и подогрева воды с помощью одного счётчика расхода тепла. Потребление воды для холодного и горячего водоснабжения также учитывается только с помощью одного счётчика холодной воды (рис. 3).

Кроме того, исключаются затраты на регулярный отбор пробы воды из сети горячего водоснабжения. С гигиенической точки зрения отказ от хранения нагретой питьевой воды в любом случае является преимуществом. В квартале Визенталь в качестве примера для одного из четырёх жилых блоков были приведены следующие цифры:

Kонтролируемая вентиляция жилых помещений

Последним строительным блоком в энергетической концепции является вентиляция. Современная герметичная конструкция требует минимальной механической вентиляции для защиты от влаги. В квартале Визенталь была реализована система вытяжной вентиляции. Поступление приточного воздуха обеспечивается через оконные вентиляционные фальцы. Вытяжной воздух из всех приблизительно 30 жилых единиц одного блока собирается на чердаке. Содержащаяся в нём тепловая энергия централизованно восстанавливается посредством теплового насоса и подаётся в сеть отопления. Поскольку вытяжной воздух находится в постоянной эксплуатации, то есть 8 760 часов в год, и имеет температуру более 20 ° C, здесь возможна экономически выгодная работа теплового насоса, которая покрывает часть отопительной нагрузки – в Визентале около 15% производительности. Эта концепция может быть реализована при модернизации и в новом строительстве с минимальными инвестиционными затратами. Коэффициент регенерации тепла высок, и, что не менее важно, затраты на электроэнергию для вентилятора столь же низки, как и затраты на техническое обслуживание. Наконец, оборудование на чердаке и теплоцентраль доступны в любое время. Доступ к арендуемым квартирам не требуется.

Реализация проекта инженерных систем
Проектирование инженерных систем с CAD и выполнение сопутствующих расчётов осуществлялось инженерным бюро ECO.S при помощи программных решений LINEAR. ECO.S успешно использует данные программные решения уже более 10 лет и особенно ценит уровень детализации и глубины в технических расчётах. В частности, особенно важны расчётные возможности программного обеспечения LINEAR систем отопления и водоснабжения со станциями для поквартирной разводки. Системы могут быть смоделированы и оптимизированы благодаря возможности выбора различных подходов одновременности. Кроме того, с помощью программного обеспечения LINEAR возможен расчёт параметров буферного накопителя, что крайне важно для правильного проектирования системы отопления со станциями для поквартирной разводки. Обширные наборы данных от специализированных производителей дополняют портфель услуг и позволяют генерировать спецификации непосредственно из расчётов.

Модернизация наружных конструкций здания

Для снижения потребления энергии в 123 квартирах квартала Визенталь требовалась энергетическая модернизация наружной оболочки здания. Фасады зданий 1960-х годов с интегрированными балконными плитами и различными поверхностями (плитка, клинкер, штукатурка, навесные фасады) имели повреждения. Существующие балконы были спилены и заменены балконами с опорами, чтобы минимизировать тепловые мосты. Опорная площадь балконов была адаптирована к современным потребностям, т. е. балконы в жилых комнатах были расширены, очень маленькие выходы на кухнях были удалены. В целом, жилая площадь была увеличена.

Все окна, включая имеющиеся рольставни, а также одинарное остекление лестничных клеток, были заменены. На основе концепции вентиляции окна были оснащены вентиляционными фальцами в качестве отверстий для приточного воздуха. Первоначально существующие плоские крыши уже были заменены в 1980-х годах неизолированной двускатной крышей. По этой причине была выполнена теплоизоляция потолка верхнего этажа, оставшейся высоты достаточно для использования в качестве чердака. Кроме того, помещение можно использовать для прокладки вытяжных воздуховодов и установки центрального вытяжного вентилятора. Высота подвального этажа была достаточной для изоляции перекрытия подвала. Конструктивно на каждый жилой блок было создано техническое помещение („подстанция“), соответственно были перенесены подвалы арендаторов. Комплекс мер был дополнен обновлением входных дверей в дом и в квартиру, а также было обновлено подключение дома к электрической сети. Этот комплекс мер, а также модернизация отопления позволили достичь не только целей европейского проекта, но и энергетического стандарта „KfW 100“.

Oбразец для новых проектов
Энергетическая концепция для жилых кварталов Визенталь и улицы Йозеф-фон-Гёррес-штрассе идеально подходит в качестве образца для других проектов нового строительства и модернизации зданий, теплоснабжение которых полностью или частично осуществляется тепловыми насосами. Концепция децентрализованного подогрева воды приводит к улучшению гигиены питьевой воды, снижению потерь тепла и к более экономичной и эффективной работе теплового насоса.

АВТОРЫ

Дипл. инж. (FH) Ульрике Грайнер-Лёвених
Инженер-строитель, энергетический консультант и руководитель проекта
gewoge AG, Ахен


Дипл. инж. (FH) Вольфрам Штодтмайстер
Инженер по системам снабжения
Энергетическая концепция, проектирование, строительный надзор
ECO.S Energy Consulting Stodtmeister,
Берлин / Ратинген / Регенсбург