ВОСТРИКОВА ЕЛЕНА ВЛАДИМИРОВНА ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНАЯ РЕКОНСТРУКЦИЯ ЖИЛЫХ ДОМОВ 1960-Х ГОДОВ. Направление Строительство

1 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Санкт-Петербургский государственный политехнический университет» Инженерно-строительный институт Кафедра «Строительство уникальных зданий и сооружений» На правах рукописи ВОСТРИКОВА ЕЛЕНА ВЛАДИМИРОВНА ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНАЯ РЕКОНСТРУКЦИЯ ЖИЛЫХ ДОМОВ 1960-Х ГОДОВ Направление Строительство Диссертация на соискание квалификации магистра техники и технологии строительства Научный руководитель к.арх., доцент Гаевская З.А. Санкт-Петербург 2014

2 2 The Ministry of education and science of the Russian Federation Federal state budgetary educational institution Of higher professional education Saint-Petersburg state Polytechnic University The engineering-construction Institute Department the Construction of unique buildings and structures On the right of manuscript Vostrikova Elena Vladimirovna Energy-efficient renovation of residential buildings of the 1960s Direction Civil Engineering The dissertation on competition of a qualification of master's degree of engineering and technology of construction Supervisor: Ph.D. in Architecture Gayevskaya ZA Saint-Petersburg 2014

3 Оглавление Введение. 5 Глава 1. Общие вопросы формирования энергоэффективной реконструкции жилых домов Основные понятия энергоэффективной реконструкции жилых домов в Росиии Проблема энергоэффективной реконструкции в Санкт-Петербурге Исследование отечественного и зарубежного опыта энергоэффективной реконструкции жилых домов Анализ зарубежного опыта проектирования энергоэффетивных зданий Анализ опыта стран бывших республик СССР, с построенными "хрущевками" Анализ отечественного опыта реконструкции жилых домов 1960-х годов Выводы по Главе Глава 2. Анализ жилых домов 1960-х годов, выбор оптимальной энергоэффективной реконструкции Вариантные модели энергоэффективной реконструкции жилых домов 1960-х годов Типология основных массовых серий жилых домов г. Санкт-Петербурга (на примере серий и 1-507) Характеристика крупнопанельного жилого дома с неполным каркасом (серия 1-335) Характеристикакрупнопанельного жилого дома с продольными несущими стенами (серия 1-507) Варианты энергоэффективной реконструкции для "хрущевок" Выводы по Главе Глава 3 Предложения по энергоэффективной реконструкции жилых зданий 1960-х годов Параметры объекта исследования Аналитическое моделирование Построение модели дома в программе ArciCAD

4 4 3.3 Аналитическое моделирование утепления здания Аналитическое моделирование утепления всего здания Аналитическое моделирование утепления всего здания по сторонам света Аналитическое моделирование утепления здания по торцам Выводы по Главе Заключение Библиографический список. 41

5 5 Введение Цены на электроэнергию и энергоносители постоянно растут, при чем каждый раз повышение составляет пару процентов. С 2002 года, рост на электроэнергию и энергоносители составил примерно 70%. За последние 30 лет общепринятый стиль жизни фундаментально изменился. Требования к жилью давно уже переросли тот уровень, для которого основную роль играла формулировка "главное- это чтобы было тепло и сухо" [7]. Актуальность темы исследования. Старые дома, нуждающиеся в энергетической реконструкции, требуют комплексного планирования и большого количества модификаций,чем дома сравнительно новой постройки. Тем не менее с планировочной стороны со старыми зданиями работать легче. При реконструкции старых зданий, как правило, уже четко определены следующие предварительные сведения: Четко определены территориальные границы земельного участка и социальная обстановка. Местоположение корпуса здания в границах его участка жестко определено, его пространственные и конструктивные характеристики четко документированы. Можно легко прикинуть, какой эффект окажет увеличение размеров окна или,например, дополнительный дверной проем, каких изменений можно добиться в использовании конкретного помещения. Реконструкцию можно осуществить по единому плану в соответствии с доступным бюджетом. Принятый в 1996 году Федеральный закон "Об энергосбережении", а так же постановления Правительства РФ по этому вопросу. Закон предусматривает включение в государственные стандарты на оборуование, материалы и конструкции показателей их энергоэффективности. В 2009 году был принят Федеральный закон 261-ФЗ от 23 ноября 2009г. "Об энергосбережении и повышении энергетической эффективности". Его принятие повлекло изменения в базовом законе системы нормативного регулирования -Федеральном законе 184-ФЗ"Отехническом регулировании "(он еще раз изменился уже в декабре), а 31 декабря был принят технический регламент "О безопасности зданий и сооружений " (ФЗ 384-ФЗ). Все эти законы формируют новую реальность, которая в 2010 году определила развитие рынка строительных материалов [18]. Это означает, что фонд построенных в прошлом

6 6 жилых и общественных зданий в России с точки зрения энергоиспользования оказался неэффективным. Достаточно сказать, что при высоком в целом уровне энергопотребления в стране на отопление зданий в России расходуется около 34% произведенной тепловой энергии, тогда как в западных странах это доля составляет 20-22% [15]. Жилые дома первых индустриальных серий были построены в года, в эпоху индустриального развития СССР. В стране началось активное строительство жилых домов секционного типа для посемейного заселения квартир. Учитывая ограниченность ресурсов, проектирование квартир велось в условиях жѐсткой экономии материальных средств. Проектными институтами были разработаны специально упрощенные проекты жилья массовых серий - панельные дома серии и кирпичные дома серии Сегодня они - основное "украшение" наших городов от столицы и до окраин. За непритязательный архитектурный облик и низкую комфортность проживания эти сооружения получили меткое наименование - "хрущебы". Общая площадь жилищного фонда России, размещенного в 4-5 этажных домах первых массовых серий составляет более 250,000,000 м2. В домах серии 1-335, являющейся одной из самых распространенных, она составляет более 60467,7 тыс. м2 [4]. В настоящее время вопрос реконструкции домов первых массовых серий становится острой проблемой, требующей немедленного решения. Большинство таких сооружений подлежит капитальному ремонту, согласно нормативам по эксплуатации жилых зданий (25-30 лет). Особое внимание следует уделить вопросам строительства за счет сноса так называемого «ветхого» фонда. Эта проблема напрямую связана с проблемами сохранения исторической среды городов. Мировой опыт дает основание утверждать, что реконструкция ветхого жилого фонда в экономическом отношении в ряде случаев выгоднее сноса и последующего нового строительства. В этой связи необходимо проведение объективного экономического анализа эффективности сноса и нового строительства или реконструкции «ветхого» фонда. Здесь следует учитывать решение вопросов сохранения наследия как культурного достояния страны. Модернизация зданий, находящихся в состоянии удовлетворяющим нормативы жилых требований, более экономно, чем снесение и постройка новых, более экономически выгодно. Таким образом, в данной области сложились определенные проблемы, которые требуют внимания к себе и скорейшего их решения для возможности восстановления и

7 7 сохранения жилого фонда первых массовых серий и создания комфортных условий жилой среды. Поднятые проблемы в исследовательской работе важны для строительной области, а конкретно, для реконструкции жилых зданий. Для их решения необходимо обобщение уже имеющегося опыта отечественной и зарубежной практики в данной области. Это доказывает актуальность исследования в области реконструкции жилых зданий. Цель работы заключается в разработке рекомендаций при энергоэффективности реконструкции жилых домов. Для достижения указанной цели решались следующие задачи: 1. Изучение зарубежного и отечественного опытов проектирования и реконструкции малоэтажных жилых домов, аналогичных "хрущевкам". Анализ существующих серий жилых домов в г. Санкт-Петербурге; 2. Определение мер по обеспечению энергетической эффективности для жилых домов; 3. Предложение вариантов реконструкции домов 1960-х годов и обоснование наиболее оптимальных из них. Разработка проекта реконструкции жилых домов заданных серий по стандартам энергоэффективного дома. Научная новизна проведенного исследования заключается в следующем: 1. Предложенные модели позволят определить технологическую и энергетическую эффективность реконструкции жилых зданий; 2. Модели позволят выявить наиболее оптимальный материал с точки зрения энергоэффективности. Теоретическая и практическая значимость работы. Полученные результаты работы имеют большую практическую значимость для реконструкции и перестройки старых объектов, которые сегодня относятся к экономически выгодным способам получения новых жилых и административных помещений, прежде всего в исторических частях города. Методология и методы исследования. Изучение и систематизация литературных источников обобщение и анализ отечественного и зарубежного опытов. Построение моделей (на примере малоэтажного жилого дома) с разными энергоэффективными решениями по реконструкции.

8 Апробация результатов. Результаты работы были доложены на конференции: XLI Неделя науки СПб ГПУ: Материалы научно-практической конференции с международным участием в декабре 2012 года. Публикации. Основные положения работы были изложены в публикации в научном журнале The International Conference on Manufacturing Science and Engineering (ICMSE 2014). 8

9 9 Глава 1. Общие вопросы формирования энергоэффективной реконструкции жилых домов 1.1 Основные понятия энергоэффективной реконструкции жилых домов в Росиии В Санкт-Петербурге доля ветхого и аварийного жилья составляет 0.6%, так же относительно высокая доля аварийного жилья 0.4% [5]. В ноябре и декабре 2003 года в Санкт-Петербурге прошли конгресс, посвященный модернизации жилых домов первых массовых серий и инженерной инфраструктуры городов, и семинар «Теплосберегающие технологии при реконструкции жилых домов и общественных зданий» [11]. Главным вопросом, выдвинутым на рассмотрение семинара, стал комплексный территориальный подход к реконструкции кварталов «пятиэтажек». Так же обсуждался московский и зарубежный опыт реконструкции. Большое внимание было уделено проблеме теплоснабжения. Жилой фонд России с точки зрения энергетической эффективности довольно неэффективен. В России расходуется около 34% энергопотребления на отопление зданий, тогда как в западных странах эта доля составляет около 20-22%. В странах Европы повышение энергоэффективности зданий в последние десятилетия стало одним из основных направлений развития строительной индустрии. Энергетический кризис 70-х годов послужил началом разработок по улучшению теплозащиты эксплуатируемых зданий, и с 1976 года в этих странах нормируемые величины теплозащиты конструкций увеличились в 2-3, 5 раза. Одна из причин не соответствия современным нормам энергосбережения представляет собой старый фонд, который составляет около 90% жилья в России. Самым оптимальным решением проблемы может стать реконструкция части домов массовых серий. В прессе неоднократно сообщалось о реконструкции «хрущевок» в Москве, Санкт- Петербурге, Перми, Екатеринбурге, Казани, Ставрополе, Омске. В настоящее время в Санкт-Петербурге в различной стадии рассмотрения и разработки находятся несколько вариантов проектов реконструкции пятиэтажек. В ближайшие несколько лет планируется провести реконструкцию хрущевок в Ижевске, Тюмени и Челябинске. Сегодня подобные проекты осуществляются в Сургуте и Казани.

10 10 Срок эксплуатации большинства хрущевок, построенных в 60-х годах, закончился к 2010 году. После реконструкции он должен продлиться еще на 30 лет, а энергосберегающие показатели жилья должны повыситься почти на 40 процентов. Реконструкция существующего жилого фонда играет не последнюю роль в решении проблемы экономии энергоресурсов. Этот аспект становится все более актуальным, так как цены на энергоносители постоянно растут. На примере Москвы можно сказать, что 85% жителей столицы могут значительно снизить расходы на отопление, так как именно такая доля жилого фонда приходится на дома массовых серий, которые есть возможность реконструировать. В странах Европы повышение энергоэффективности зданий в последние десятилетия стало одним из основных направлений развития строительной индустрии. В работах, посвященных проблеме эффеквтивности использования энергетических ресурсов, на всех этапах - от добычи до потребления конечных продуктов - используются два понятия, обозначаемые терминами "энергосбережение" и "энергоэффективность"[20]. Однако среди специалистов имеется большое разночтение этих терминов, а поэтому в одних публикациях они используются как тождественные, в других термин "энергосбережение" отвергается. Энергоэффективность - эффективное использование энергетических ресурсов достижение экономически оправданной эффективности использования ТЭР при существующем уровне развития техники и технологии и соблюдении требований к охране окружающей среды. Для населения это значительное сокращение коммунальных расходов, для страны - экономия ресурсов, повышение производительности промышленности и конкурентоспособности, для экологии ограничение выброса парниковых газов в атмосферу, для энергетических компаний снижение затрат на топливо и необоснованных трат на строительство. Основная цель, которая ставится при реконструкции, состоит в обеспечении комфортных условий проживания и здорового микроклимата в помещениях Проблема энергоэффективной реконструкции в Санкт-Петербурге Россия располагает масштабным потенциалом энергосбережения, который может решать проблему обеспечения экономического роста страны с приростом производства всех первичных энергетических ресурсов.

11 11 Нехватка энергии может стать существенным фактором сдерживания экономического роста страны. До 2015 года темпы снижения энергоемкости при отсутствии скоординированной государственной политики по энергоэффективности могут резко замедлиться. Это может привести к еще более динамичному росту спроса на энергоресурсы внутри страны. Запасов нефти и газа в России достаточно, однако увеличение объемов добычи углеводородов и развитие транспортной инфраструктуры требуют значительных инвестиций. Меры по снижению энергоемкости за период гг. оказались недостаточными для того, чтобы остановить динамичный рост спроса на энергию и мощность. Рост спроса на газ и на электроэнергию оказался выше предусмотренных «Энергетической стратегией России» значений [13]. Потери энергии. В общей структуре энергопотребления России 43 % энергозатрат приходиться на здания. На отопление зданий - 69 %. Через подвальные помещения теряется около 16 % энергии, используемой на отопление зданий. Все тепловые потери - это всегда денежные средства, затраченные конечным потребителем. Причины теплопотерь. При анализе причин не эффективного расходования энергоресурсов зданиями можно выделить следующие проблемы: 1. Ограждающие конструкции спроектированы и построены без учета энергоэффективности. Несущие конструкции многих зданий и сооружений, спроектированные по старым СНиП, не только не отвечают требуемым нормам теплозащиты, но и исчерпали свой ресурс и не в состоянии поддержать минимальные гигиенические требования. 2. Протечки ограждающих конструкций зданий, приводят к снижению их теплоизоляционных свойств, нарушению температурно-влажностного режима в помещениях и вызывают ускоренное разрушение несущих конструкций. 3. Повышенный износ несущих оснований зданий. Цикличность проблемы. Локальное разрушение приводит к промерзанию обветшалой конструкции. В результате вызванной конденсации разрушение участка прогрессирует, что приводит к увеличению зоны промерзания и как следствие - к развитию сырости и плесени на внутренней поверхности стен, что негативно сказывается на условиях проживания жильцов. Жильцы в данной ситуации жалуются на некомфортные условия, сырые и холодные стены и полы и требуют увеличение температуры в помещениях. Все это вместе приводит к увеличению затрат на отопление.

12 12 Повышение температуры в помещении приводит к сухости воздуха и к частым простудам у жильцов. Увеличение нагрузки на ТЭЦ приводит к увеличению выброса оксидов углерода и пр. что приводит к ускоренному старению ограждающих конструкций и т.д. Решения проблемы. Решением этих проблем является комплексный подход к санации старых зданий и строительство новых энергоэффективных зданий, для чего необходимо: 1. Применение надежных и долговечных материалов. 2. Применение современных и эффективных технических решений. 3. Качественное выполнение строительных и ремонтных работ. 4. Системный подход. Так же существуют и другие барьеры, сдерживающие развитие энергосбережения и энергоэффективности в стране. Их можно разделить на четыре основные группы: - недостаток мотивации; - недостаток информации; - недостаток опыта финансирования проектов; - недостаток организации и координации. Существует два пути решения возникшей проблемы: -первый - крайне капиталоемкий путь наращивания добычи нефти и газа и строительства новых объектов электрогенерации; -второй - существенно менее затратный, связанный с обеспечением экономического роста в стране за счет повышения эффективности использования топливно-энергетических ресурсов. На практике необходим симбиоз первого и второго вариантов с несомненным приоритетом энергоэффективности. 1.3 Исследование отечественного и зарубежного опыта энергоэффективной реконструкции жилых домов Цены на электроэнергию и энергоносители постоянно растут. Мы все уже привыкли к этим сообщениям, причем каждый раз повышение составляет пару процентов. Рост на электроэнергию и энергоносители за последние 10 лет составляет 70%. За последние 30 лет общепринятый стиль жизни фундаментально изменился. Требования к жилью переросли тот уровень, для которого основную роль играла формулировка "главное - это чтобы было тепло и сухо".

13 13 «Энергоэффективные здания» как новое направление в экспериментальном строительстве появились после мирового энергетического кризиса 1974 года. Они явились ответом на критику специалистов Международной энергетической конференции (МИРЭК) ООН о том, что современные здания обладают огромными резервами повышения их тепловой эффективности, но исследователи недостаточно изучили особенности формирования их теплового режима, а проектировщики не умеют оптимизировать потоки тепла и массы в ограждениях и здании. В том же докладе была сформулирована главная идея экономии энергии: энергоресурсы могут быть использованы более эффективно путем применения мер, которые осуществимы технически, обоснованы экономически, а также приемлемы с экологической и социальной точек зрения, то есть вызывает минимум изменений привычного образа жизни [22]. К настоящему времени в мире построено огромное количество энергоэффективных зданий, но, к сожалению, они не стали образом архитектуры конца ХХ века. Главная роль в поддержке и финансировании строительства таких зданий должна принадлежать государству, потому что реализация этих проектов связана с защитой окружающей среды, повышением качества среды обитания человека, сохранением природных богатств защитой интересов будущих поколений. Архитекторы раскрыли красоту строительных материалов и построили много замечательных зданий из них, но только отдельные из них смогли понять энергоэффективное здание как новый шаг в архитектуре с явными элементами искусства. Для инженеров проектирование таких домов требует индивидуального подхода и большого количества междисциплинарных знаний. Инвесторы ставят своей целью построить здание как можно дешевле и продать его как можно дороже. В последние годы из-за конкуренции между ними появляется необходимость в строительстве более привлекательных зданий, которые экономичнее в эксплуатации, комфортны для проживания и обладают повышенными показателями безопасности. Часто энергоэффективное здание представляется как несколько независимых инновационных энергосберегающих решений. При этом оказывается невыявленным то обстоятельство, что эти независимые решения могут взаимно снижать их первоначальную эффективность, а в некоторых случаях даже приводить к отрицательному эффекту.

14 1.3.1 Анализ зарубежного опыта проектирования энергоэффетивных зданий Проект первого энергоэффективного здания начал осуществляться в 1972 году в Манчестере, штат Нью-Хэмпшир, США архитекторами Николасом Исааком и Эндрю Исааком. В этот период об угрозе энергетического кризиса ничего не говрили, но уже чувствовалось, что время дешевой энергии прошло. Энергопотребление зданий, которое не было определяющим показателем в прошлом, стало доминирующим критерием качества проекта. Второе здание, которое было запроектировано и построено как энергоэффективное это здание «EKONO-house» в г. Отаниеми, Финляндия. По концепции своего создания это были экспериментальные лаборатории, в которых предстояло оценить эффективность архитектурных, инженерных и технологических мероприятий по экономии топливно-энергетических ресурсов, потребляемых зданиями. Важно отметить, что уже 30 лет назад в обоих зданиях было предусмотрено использование тепла солнечной энергии и возможностей компьютерной техники для управления инженерным оборудованием. Первая тенденция продолжает успешно развиваться, в том числе даже в такой северной стране, как Финляндия, например, в экспериментальном строительстве жилого района VIIKKI, Хельсинки, Финляндия, а вторая тенденция выросла в крупное направление в инженерии зданий, получившее название "Интеллектуальные здания". С течением времени изменялся и расширялся объект изучения. Если в самом начале строительства энергоэффективных зданий, вплоть до начала 90-х годов, основной интерес представляло изучение мероприятий по экономии энергии, то уже в середине 90-х годов - изучение проблемы эффективности использования энергии. Приоритет отдается тем энергосберегающим решениям, которые одновременно способствуют повышению качества микроклимата. Качество микроклимата в этот период уверенно выходит на первый план по сравнению с энергосбережением. Выдающийся архитектор сэр Норман Фостер пишет: «Проблемы окружающей среды воздействуют на архитектуру на каждом ее уровне. Половина потребления энергии в развитых странах приходится на здания, и еще четверть на транспорт. Архитекторы не могут решить все мировые экологические проблемы, но мы можем проектировать здания, требующие только часть потребляемой ныне энергии, кроме того, благодаря надлежащему градостроительному планированию мы можем влиять на транспортные потоки. Расположение и функциональное назначение сооружения, его 14

15 15 конструктивная гибкость и технологический ресурс, ориентация, форма и конструкция, его системы обогрева и вентиляции, характеристики используемых при строительстве материалов все эти параметры влияют на количество энергии, требующейся для возведения, эксплуатации и технического обслуживания здания, а также для транспорта, движущегося к нему и от него» [25]. Это понимание гармонии окружающей среды и архитектуры сэр Норман Фостер выразил в выдающемся проекте энергоэффективного строительства высотном здании «Commerzbank» во Франкфурте-на-Майне, Германия, которое является не только новым достижением в архитектуре и инженерии высотных зданий, но открывает новое направление в общей истории мирового строительства. Логическим завершением этапов развития энергоэффективных зданий стала практика строительства «Sustainable building», которая сегодня вызывает большой интерес у специалистов всех стран Анализ опыта стран бывших республик СССР, с построенными "хрущевками" 1. Латвия. В стране действует программа реновации старых домов. Такие меры не делают дома первой массовой застройки привлекательными для покупателя. Эти объекты относятся к сегменту самого дешевого жилья. Основной спрос на такое жилье формируют местные жители. 2. Болгария. Старые панельные пятиэтажки советского периода в Болгарии спросом не пользуется ни среди зарубежных, ни среди местных покупателей. В больших городах эти дома располагались в промышленных районах и там жили рабочие. Сейчас в местах, где предприятия уже закрылись, квартиры продают почти за бесценок. Нет большого спроса на жилые дома 1960-х годов и в хороших районах. Считается, что срок эксплуатации построек 50 лет, а большинству домов уже не меньше 35, поэтому много жилья просто пустует. 3. Эстония. Жилыми домами 1960-х годов интересуются преимущественно местные покупатели. Это малогабаритное жилье сегодня люди очень часто перестраивают, делают перепланировку. Из трехкомнатной делают хорошую двухкомнатную квартиру, а двушку превращают в просторную студию. Здесь как и в Латвии действует весьма успешно программа по реновации домов, которая осуществляется через жилищные товарищества.

16 16 4. Литва. "Хрущевок" по всей Литве очень много, они есть и в маленьких и в больших городах. Самые старые из них расположены не так далеко от центра города. Некогда среди них было престижное жилье. Можно вспомнить район Вильнюса Лаздинай, который в 70-е годы гремел на весь Советский Союз. Типовую застройку смогли реализовать на самом высоком уровне, и в столице появился идеальный для жизни район с идеальными домами. Группа архитекторов и строителей даже получила за него Ленинскую премию. Сносить такое жилье никто не планирует, даже наоборот, выделяются большие деньги, в том числе и Евросоюзом, на реновацию домов. 5. Чехия. Здесь с «хрущевками» произошли самые разительные перемены. Старых пятиэтажек в их классическом виде, в стране практически не осталось, их можно найти только в небольших городах, и населены они зачастую цыганами. В Праге и Карловых Варах бывшие серийные дома, которые находятся близко к центру, превратились в "штучный товар". Начиная с 90-х годов их выкупали компании, которые потом полностью переделывали здания в современное и комфортабельное жилье. Так сильно меняют не все здания, но в первоначальном состоянии ни одной "хрущевки" в Праге не найти. Все они отремонтированные, с утепленными стенами, замененными окнами, новыми коммуникациями Анализ отечественного опыта реконструкции жилых домов 1960-х годов Отечественный опыт по реконсрукции хрущевок имеется, но он не так популярен, как постройка новых жилых комплексов, которые позволяют расширить черты города. Одним из примеров является модернизация хрущевки в Томске. В результате здание получило класс энергоэффективности "B", в то время как сегодня новостройки сдаются с присвоенным классом "С".По экспертной оценке, срок эксплуатации дома после реновации «повысился» ещѐ на 50 лет [15]. Власти Петербурга давно подступали к решению проблемы "хрущевок". В Комитете по строительству городской администрации изучали организацию подобных программ в Германии, Финляндии, Москве. Было выявлено три основных варианта модернизации домов первых массовых серий. Первый вариант - массовый снос "хрущевок" и застройка территорий домами повышенной этажности. Именно так эту проблему начали решать в Москве. Второй - реконструкция с расселением (опыт Финляндии, Франции). Третий - заключается в капитальном ремонте без расселения (опыт Германии). Специалисты городской администрации пришли к выводу, что для Санкт-Петербурга

17 17 наиболее приемлем именно третий, германский вариант. Это особенно очевидно на фоне московской модели [27]. Можно выделить пять основных отличительных особенностей: 1.Финансовая. В Москве производятся за счет внебюджетных источников финансирования, то есть за средства инвесторов. Земля в столице гораздо дороже, чем в Санкт-Петербурге. Разные цены в строительстве. Объем средств, перечисляемых застройщиками в Петербурге, значительно меньше, чем в Москве. 2.Конструктивное состояние. Строительство домов первых массовых серий началось именно в Москве, а потом в Ленинграде и других городах. Поэтому самые первые и самые неудачные серии появились именно в столице. 3.Жилье в "хрущевках" на рынке Санкт-Петербурга пользуется по сей день устойчивым спросом. Как правило, оно находится в самых благоустроенных районах с развитой транспортной инфраструктурой. Небольшой метраж квартир по карману малообеспеченным горожанам, людям преклонного возраста, молодым семьям. Более того, сейчас ряд фирм-застройщиков возводят новые дома в менее обустроенных кварталах, причем с квартирами по площади и планировке очень похожими на "хрущевки". 4. В Санкт-Петербурге на очереди более 300 тысяч семей (700 тысяч человек). Если бы сейчас городские власти приступили к решению проблемы "хрущевок" путем их сноса, следовательно, стали бы бесплатно предоставлять их жильцам новую площадь, это могло бы быть неадекватно воспринято большей частью горожан, которые не имеют его и нуждаются в улучшении жилищных условий. 5. Исторический центр - в Москве не существует проблемы. Самая тяжелая ситуация в смысле износа жилищного фонда - именно в центральной части города. В центре Санкт-Петербурга находится большинство коммунальных квартир. Здесь наибольшее количество домов, требующих немедленного расселения. Жизнь в коммуналках гораздо тяжелее, чем в "хрущевках", и все резервы властям города необходимо направлять для решения именно этой проблемы. Вот главные причины, по которым реконструкция жилых домов 1960-х годов будет осуществлена со временем. 1.4 Выводы по Главе 1 В данной главе были рассмотрены основные вопросы энергоэффективной реконструкции жилых домов. Проведен краткий обзор по "хрущевкам", проведен анализ

18 18 на наличие данного типа домов за рубежом. Основными странами, в которых имеются дома 1960-х годов, именуемые "хрущевки" - это страны, бывшие республики СССР. Были рассмотрены действия по отношению к жилым домам 1960-х годов как в России, так и за рубежом. Для более тщательного исследования необходимо решить следующие задачи: - выявить самый распространенный и не самый удачный тип "хрущевки"; - выполнить аналитическое моделирование; - провести ряд оценок энергетической эффективности; - проанализировать полученные данные и обосновать их.

19 19 Глава 2. Анализ жилых домов 1960-х годов, выбор оптимальной энергоэффективной реконструкции 2.1 Вариантные модели энергоэффективной реконструкции жилых домов 1960-х годов Старые и ветхие постройки есть в любой стране и в любом городе. Но старое здание старому зданию рознь. Одно дело - памятник архитектуры или дом, в котором жила всем известная личность. И совсем другое дело - пятиэтажные "хрущобы". Для крупных (и не очень) городов нашей страны они стали настоящей головной болью. Физический износ этих зданий уже приблизился к моменту, когда они делаются неремонтопригодными. Однако в них живет еще очень много людей, которых нужно куда-то отселять. В конце 2001 года Правительством России была принята целевая Федеральная программа "Жилище" на годы, основная задача которой - сохранение и обновление жилищного фонда страны. Реконструкция с надстройкой мансарды - это один из самых легких способов модернизации пятиэтажек. Но у него есть свои сторонники и противники. В пользу таких проектов говорят простота и не очень высокая стоимость их реализации, а против - то, что все остальные квартиры практически не претерпевают изменений, да и увеличение жилой площади дома оказывается весьма незначительным. К тому же знаменитый французский архитектор Мансар, проектируя когда-то свои замечательные надстройки, не думал о русских зимах. В пятиэтажках Москвы "чердачный резерв" составляет примерно 6 млн м2 общей площади. Если хотя бы часть чердаков переоборудовать под жилье, в городе появится около 150 тыс. новых недорогих квартир. Мансардное строительство, способное дать "хрущевкам" вторую жизнь, на 20%, а то и на 50% дешевле обычного. Не надо прокладывать коммуникации, рыть котлованы, строить фундамент, - все уже есть. В данный момент существуют проекты гораздо более кардинальной перестройки пятиэтажного жилья. Разработкой способов реконструкции пятиэтажных домов "несносимых" серий (1-511, 1-515, 1-510) столичный институт МНИИТЭП занимается уже более 10 лет. За это время обследовались все серии "хрущевок" и был просчитан весь комплекс мероприятий, связанных с их переделкой как с отселением жильцов, так и без него. Результатом стали три варианта модернизации и реконструкции домов этих серий. дать ссылку

20 20 Первый вариант, или, как его называют, минимодернизация, предусматривает декоративно-теплозащитную отделку фасадов, расширение балконов и лоджий, смену оконных и дверных блоков и минимальную перепланировку квартир, которая может быть выполнена без отселения жителей. В основном эта перепланировка заключается в расширении прихожей, устройстве шкафов, антресолей, кладовых и двойных дверей. В некоторых типах квартир заделываются имеющиеся дверные проемы, пробиваются новые и добавляются перегородки для создания более рациональной планировки. К работам без отселения жильцов также относятся: ремонт полов, большой и малый ремонт "столярки", внутренние отделочные работы, ремонт и замена кровли, ремонт козырьков и фасадов, замена водосточных труб, частичная или полная замена инженерных систем. Однако мероприятия по перепланировке квартир без отселения жильцов не способны привести жилье в полное соответствие с требованиями МГСН Второй вариант, получивший название максимодернизации, включает в себя все работы по утеплению фасадов, а также перепланировку квартир в пределах существующих границ с приведением их объемно-планировочного решения к нормативным требованиям МГСН Как правило, при этом маленькая двухкомнатная квартира превращается в большую однокомнатную, а маленькая трехкомнатная - в большую двухкомнатную. Так, например, превращение маленьких "двушек" в однокомнатные квартиры дает увеличение площади на 16% по сравнению с нормой МГСН При максимодернизации происходит увеличение кухонь до 8-9 м2, создание просторных прихожих с кладовыми или встроенными шкафами. В 2-3- комнатных квартирах устраивается раздельный санузел с возможностью размещения в ванной комнате стиральной машины и ванны длиной 170 см. Безусловно, такая перепланировка возможна только при отселении жителей. Ну а третий, самый радикальный вариант назван реконструкцией. В него входят все вышеуказанные фасадные работы, перепланировка квартир с сохранением их типа (то есть количества комнат) и приведение их качеств к нормативным требованиям МГСН Это достигается путем увеличения жилых площадей за счет фасадных пристроек (таких, как лоджии, опирающиеся на стенки-пилоны, или эркеры); увеличивается и площадь торцевых помещений. Кроме изменения имеющихся квартир, производится также надстройка базового дома мансардой или монолитными конструкциями на 2-3 этажа. При надстройке легкими конструкциями в мансардах могут располагаться двухуровневые квартиры или два обособленных этажа. И, что очень

21 21 важно, дом оснащается лифтами и мусоропроводами, делающими его гораздо более комфортабельным. Кроме того, пятиэтажная застройка недостаточно плотна. Поэтому в масштабах квартала предполагается делать пристройки, которые будут по площади значительно больше самих реконструируемых зданий. 2.2 Типология основных массовых серий жилых домов г. Санкт- Петербурга (на примере серий и 1-507) Жилые здания, построенные по типовым сериям первого поколения индустриального домостроения в период х гг. в г. Санкт-Петербурге представлены в виде серий 1-527, 1-528, КП, 1-464, 1-335, ГИ, ОД ,1-506Э,1-507,1-504, 1-ЛГ502В. Эти жилые дома представляют собой капитальные здания малой и средней этажности в 4-5 этажей с так называемыми малометражными благоустроенными квартирами, предназначенными для посемейного заселения. Типовые пятиэтажные дома, сыгравшие существенную роль в решении жилищной проблемы, в силу изменившихся условий уже не отвечают многим современным требованиям. Острота жилищной проблемы в России, отсутствие жилого фонда для переселения семей из «пятиэтажек», а также опыт более развитых европейских стран убеждают, что другой альтернативы, кроме сбережения и обновления созданного за последние десятилетия жилого фонда у нас просто нет. Возможно, и будет происходить в некоторых городах снос отдельных пятиэтажных зданий по причине особо значительного их физического износа, из-за остро необходимой градостроительной реконструкции отдельных кварталов, прочих чрезвычайных обстоятельств. Однако, основная, подавляющая часть этого жилого фонда может и должна еще служить многие годы. дать ссылку на булгакова Важнейшим направлением в решении жилищной проблемы в современных условиях, в связи с нарастанием объемов морального и физического износа устаревшего жилищного фонда Российской Федерации и растущей потребности в жилье населения страны, является реконструкция жилого фонда созданного в 60-х годы. Реконструкция 4-5-этажных зданий первых массовых серий позволит продлить сроки их эксплуатации, повысить комфорт проживания, преобразить внешний вид домов и градостроительных образований в целом. Одновременно с этим при реконструкции улучшаются эксплуатационные характеристики домов, связанные с

22 22 энергосбережением, важнейшей из которых является тепловая эффективность зданий. Уже сейчас можно на основе статистических данных рассчитать эффект от реализации комплексной программы реконструкции домов первых массовых серий в масштабе всей России: - получить более 6.5 млн. квадратных метров за счет устройства мансардных этажей; - сократить расход энергии на отопление и горячее водоснабжение на процентов, потребление питьевой воды на процентов (соответственно уменьшаются нагрузки на систему канализации); - улучшить условия проживания при снижении оплаты коммунальных услуг, повысить потребительские качества жилья, что ускорит процесс приватизации жилищ и продвижение жилищно-коммунальной реформы; - интенсивно использовать городские территории за счет устройства мансардных этажей при существующей социальной, транспортной и инженерной инфраструктуре; - повысить архитектурно-градостроительные качества городской застройки; - использовать часть дохода от продажи новых помещений в мансардных этажах на покрытие затрат по энергосберегающей реконструкции существующих зданий. По мнению одного из ведущих московских архитекторов Николая Лызлова, автора многих знаковых архитектурных объектов столицы, «лучшее из того, что было построено в послевоенное время, это пятиэтажки. Они плохи были, когда в каждой квартире жило по четыре-пять человек, по три поколения сразу. А сейчас демография несколько изменилась, и в этих квартирах живут пенсионеры или, наоборот, молодые пары. Дворы заросли до самых крыш деревьями и превратились в парк. Образовалась уникальная комфортная среда с человеческим масштабом. Конечно, сами дома требуют ремонта. Хорошо бы оснастить их лифтами, решить проблему парковок, и тогда это станет идеальным вариантом»[9]. Все многообразие малоэтажных жилых домов по своим принципиальным конструктивным схемам, определяющим те или иные возможности их модернизации и реконструкции, можно условно свести к нескольким группам, ограничась отдельными сериями представителями пятиэтажных домов. В рамках исследовательской работы подробно изучены жилые дома серий 1-335, 1-507, ввиду наиболее благоприятного конструктивного решения, большого шага несущих элементов и достаточному распространению в городе Санкт-Петербурге.

23 2.2.1 Характеристика крупнопанельного жилого дома с неполным каркасом (серия 1-335) Тип дома - панельный на неполном каркасе; Этажность этажей; Высота жилых помещений 2,54 м; Квартиры - 1,2,3 комнатные; На каждом этаже располагается 4 квартиры по системе: (в торцевой секции) и , (в рядовой секции); Производитель - Полюстровский ДСК Годы строительства г. Города распространения - СССР (общесоюзная серия). Разработчик: Горстройпроект, 1958 г. 23 Сведения о конструктивном решении дома серии 1-335: - фундаменты сборные столбчатые с заполнением между ними из бетонных блоков; - наружные стены двухслойные железобетонные толщиной 300мм, либо однослойные панели из керамзитобетона толщиной 400 мм; - внутренние перегородки межкомнатные из гипсобетонных панелей толщиной 80мм, панельные гипсобетонные толщиной 70 мм, межквартирные перегородки из тех же панелей в 2 слоя с воздушным зазором между ними, раный 40мм; - перекрытия сплошные плоские железобетонные панели размером «на комнату», толщиной 100 мм; - крыша совмещенная сборная, железобетонная, вентилируемая; - кровля 3-хслойный рулонный ковѐр по сборным железобетонным ребристым панелям, тип кровли - плоская и плоско-скатная; - лестницы сборные железобетонные лестничные площадки и марши; - окна деревянные по ГОСТ ; - двери щитовые по ГОСТ Несущая система неполный каркас с несущими железобетонными колоннами и внутренними продольными и поперечными стенами. Количество шагов в секции (подъезде): 7(в рядовых секциях), 6 (в торцевых) Шаг несущих колонн и стен 2,6 и 3,2 м. Ширина корпуса 11,6 м.

24 24 К достоинствам данной серии можно отнести каркасную конструктивную систему, обладающей планировкой, в основном свободной от несущих конструкций, и поэтому имеющей наибольшую степень планировочной гибкости для преобразования квартир, наличие балконов, кладовых. К недостаткам наличие физического износа конструктивных элементов здания. Крайне низкая теплоизоляция внешних стен, тонкие межкомнатные перегородки, совмещенные с/у даже в трехкомнатных квартирах. В Омске силами НПР «ОНИЛ-СК» СибАДИ было проведено обследование технического состояния более 52 жилых домов серии ПК постройки х гг. Выполненными расчетами остаточной несущей способности стеновых панелей, консолей, прогонов, балконов и карнизных плит, а также перекрытий было установлено, что теоретический отказ домов старой постройки уже наступил и необходимо принять срочные меры по усилению конструкций для продления безопасной эксплуатации, а при наличии средств выполнить реконструкцию и модернизацию, устраняющие и моральный износ [3] Характеристикакрупнопанельного жилого дома с продольными несущими стенами (серия 1-507) Тип дома крупнопанельный (ранняя брежневка); Этажность 5-7этажей; Высота жилых помещений 2,50 2,70 м; Квартиры 1,2,3,4 комнатные; Годы строительства г; Города распространения г. Санкт-Петербург, Кировск (Мурманская обл.); Разработчик: Ленпроектом, 1956 г.. Сведения о конструктивном решении дома серии 1-507: - фундаменты из железобетонных подушек и бетонных блоков; - наружные стены керамзитобетон толщиной 40 см; - внутренняя продольная стена керамзитобетона толщиной 25 см; - внутренние перегородки прокатные гипсобетонные; - перекрытия железобетонные панели размером на комнату; - крыша совмещеннаяиз ребристых железобетонных плит; - кровля 3-х слойный рулонный ковѐр по сборным железобетонным ребристым панелям;

25 25 - лестницы сборные железобетонные лестничные площадки и марши; - окна деревянные по ГОСТ ; - двери щитовые по ГОСТ Несущая система стеновая с тремя продольными кирпичными стенами. Шаг несущих стен 6,0 м. К достоинствам данной серии можно отнести большой шаг внутренних несущих стен, имеющей значительную степень планировочной гибкости для преобразования квартир, а так же раздельные санузлы, просторная кладовка, более качественные панели наружных стен, площади кухни больше. К недостаткам плохая планировка построек этой серии; смежные комнаты,наличие наружных несущих стен, делающих невозможность прямого расширения корпуса здания. Расширение возможно только за счѐт пристройки эркеров и ризалитов и превращения оконных наружных проѐмов в дверные. На основании проведенных МНИИТЭПом и МосжилНИИпроектом технических обследований специалистами этих университетов сделаны выводы о состоянии конструкций и инженерных систем домов. Установлено, что основные несущие конструкции в соответствии с их реальным состоянием могут еще прослужить лет [3]. Жилые дома с тремя продольными несущими стенами наиболее приспособлены к модернизации квартир. Для этого требуется только перестановка внутренних несущих стен и устройство в них новых проѐмов. 2.3 Варианты энергоэффективной реконструкции для "хрущевок" Для каждого здания можно найти побудительные мотивы к реконструкции, и выбрать целый пакет мероприятий по его модернизации. При этом не важно, что это может быть - влажная стена, облупившийся фасад, высокие стены за отопление или просто обновление жилья. Усовершенствования дома сочетают в себе средства по повышению комфорта и энергетической эффективности, такие как реставрация фасада либо обновление, реконструкция или надстройка крыши. После реставрации фасадов повышение комфортности жилья происходит за счет: осушение стен за счет смещения точки росы, повышение температуры внутренних поверхностей. Надстройка мансарды - экономически выгодный вариант получения дополнительного жилого пространства, а так же снижение перегрева основных жилых помещений в летнее время. Первый и

26 26 второй вариант реконструкции дома дает энергосберегающий эффект, снижая до 20% утечки тепла за счет теплопередачи. Для энергоэффективной реконструкции жилого здания имеются различные поводы. Одним из главных требований является ситуация, когда капитальный ремонт в любом случае неизбежен. Вторым поводом - усовершенствование энергопотребления здания без радикального вмешательства в конструкцию здания. Этого можно добиться путем утепления фасада, т.е. усовершенствование теплоизоляции, так же возможна установка солнечных батарей и т.д. Решающим значением будет являться тщательное взвешивание возможностей маневра и шагами, предпринимаемыми под давлением обстоятельств. Мы не будем рассматривать такой вариант энергоэффективной реконструкции как надстройка мансарды. Она имеет ряд своих плюсов, так и минусов. Так же мы используем факторы при реконструкции жилого дома, приближенные к реальным условиям: процесс реконструкции будет проходить в жилом здании без временного расселения, ограничения и неудобства, с которыми придется мириться жильцам и соседям в ходе ремонта. С точки зрения строительной физики наружная теплоизоляция наиболее простое решение. Она представляет широкие возможности по реализации конструкции стен. Благодаря правильной теплоизоляции и профессионально выполненной реконструкции дома можно добиться следующих преимуществ: -жилые помещения будут быстрее нагреваться до нужных температур и медленнее охлаждаться; -стены всегда будут оставаться сухими, при нормальном использовании жилых помещений и соблюдении порядка плесневые грибки на стенах никогда не появятся; -благодаря теплоизоляции изменения погоды больше не будут оказывать такого сильного влияния на температуры воздуха в жилых помещениях; -энергопотребление и затраты на энергоносители, требующие для обогрева жилых помещений, будут существенно снижены. 2.4 Выводы по Главе 2 Значительное количество жилищного фонда страны представлено жилыми домами, построенными в эпоху массового строительства, обладающими на данный момент значительным моральным и физическим износом. На примере двух серий и 1-507, рассмотрены их физические характеристики, которые не

27 удовлетворяют современным нормам жилья. Выбран оптимальный вариант энергоэффективной реконструкции - утепление фасадов. 27

28 28 Глава 3 Предложения по энергоэффективной реконструкции жилых зданий 1960-х годов 3.1 Параметры объекта исследования Объектом исследования является жилое здание первых массовых серий серии в г. Санкт-Петербург по улице Проспект науки дом 11 (рис.1). Рис. 1 Карта местности Рассмотрим железобетонную стену этого жилого дома серии Рис. 2. Типовая конструкция δ- железобетонная стена толщиной 300мм, λ=2,04 Район строительства- г.санкт-петербург Температура наиболее холодной пятидневки tн = -26 С Температура отопительного периода tот.пер. = -1,8 С

29 29 Продолжительность отопительного периода zот.пер.=220сут Выявим внутреннюю температуру помещения до реконструкции, при температуре наиболее холодной пятидневки. ГСОП=(tв-tот.пер.)*z от.пер. =(tв+1.8)*220 [ С*сут] R0=δ/λ=3/2,04=1,47[м2* С/Вт ] Опираясь на СНиП «Тепловая защита зданий», таблица «Требуемое сопротивление теплопередаче, ограждающих конструкций», интерполяцией получаем ГСОП=3350 [ С*сут], рассчитываем температуру в помещении: tв=(3350/220)-1,8=13,4 С Согласно ГОСТ «Здания жилые и общественные», полученная температура значительно ниже допустимой температуры (18-24 С). Основанная цель, которая ставится при реконструкции существующих зданий, состоит в обеспечении комфортных условий проживания и здорового микроклимата в помещениях. Чтобы микроклимат в помещении воспринимался как благоприятный, там не должно быть ни слишком жарко, ни слишком холодно [62]. 3.2 Аналитическое моделирование Основной задачей аналитического исследования стало определение энергоэффективного утепление здания, что в свою очередь позволило предложить варианты реконструкции фасадов здания. Основная задача, изложенная выше, реализована в программном комплексе ArchiCAD Energy Simulation, Graphisoft EcoDesigner. Моделирование реконструкции жилого дома проводилось с помощью трех вариантов утепление фасадов: утепление всего здания, утепление здания в зависимости от его географического расположения, утепление по торцам здания. В основу расчета положена модель, построенная по параметрам жилого дома серии 1-335, со всеми его конструктивными особенностями. Для материалов, используемых в расчетных моделях, задаются их параметры. Для расчета энергоэффективности вводятся данные по параметрам окружающей среды, заполняются данные по функциональному назначению, системы здания, характеристики источников энергии и их стоимость.

30 3.2.1 Построение модели дома в программе ArciCAD Первым этапом моделирования было построение модели дома в программе ArchiCAD со всеми его конструктивными особенностями до его реконструкции, т.е. толщина наружной стены была 300 мм - железобетон. Толщина межкомнатных перегородок - 80 мм, толщина межквартирных перегородок мм, где из них 40 мм это пустота. Высота жилого помещения мм, толщина плит перекрытий 100 мм - железобетон. Пирог кровли - 1 слой бронированного рубероида, 2 слоя рубероида и 1 слой перганина, цементная стяжка, автокалавный пенобетон М 20, железобетонная плита 100 мм. Общая сумма пирога кровли составляет 330 мм. Пирог пола, оконные и дверные проемы будут учитываться как после их замены на более энергоэффективные варианты, т.е. замена окон на пластиковые, замена входных дверей в квартиру на утепленные современные модели, замена старого пола на новый. 30 Рис. 3. Модель дома, используемая для расчетов Следующим этапом является ввод физических данных как материалов, из котрого построен дом, так и ввод параметров для расчета дома (см. рис.4, рис.5, рис.6).