В последнее время большое внимание со стороны, как ученых, так и властей различных уровней уделяется вопросам энергосбережения. Вопрос об экономии энергоресурсов и их рационального использования особенно актуален в период продолжительного экономического кризиса. С утверждением Федерального закона РФ № 261-ФЗ от 23 ноября 2009 года «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации», энергосбережение переходит в рамки обязательного мероприятия. Например, начиная с 1 января 2010 года бюджетное учреждение обязано обеспечить снижение в сопоставимых условиях объема потребленных им энергетических ресурсов в течение пяти лет не менее чем на пятнадцать процентов от объема фактически потребленного им в 2009 году каждого энергетического ресурса с ежегодным снижением такого объема не менее чем на три процента. Выполнить такую задачу вполне реально, однако, в условиях снижения финансирования бюджетных учреждений, придется искать источники денежных поступлений. В связи с вышесказанным актуален поиск новых малозатратных технологий энергосбережения не требующих больших объемов финансирования.
Одним из традиционных путей уменьшения потребления тепловой энергии является снижение теплопотерь здания. Необходимо знать структуру энергетического баланса рассматриваемого объекта и связанные с ней возможности энергосбережения по различным составляющим баланса. На рис. 1 представлен усредненный баланс потерь теплоты зданиями в процентах, составленный по различным экспертным оценкам [1,2,3,4].
Рис. 1. Усредненный баланс потерь теплоты зданиями в процентах
1. Инфильтрация; 2. стены; 3. окна и двери; 4. пол и чердак
Следует сказать, что баланс потерь теплоты зависит от многих факторов, например, года постройки здания и его назначения, этажности, типа ограждающих конструкций, ориентации по сторонам света, региона и т.д. Как видно из рисунка 1 наибольшие потери здания связаны с инфильтрацией и воздухообменом в помещении. Снизить эти потери можно за счет современных оконных блоков, дверных проемов и правильной организации воздухообмена в помещении. В этом направлении уже много сделано и в настоящее время идет широкое внедрение технологий в данной области.
На втором месте в усредненном балансе потерь зданий находятся потери через наружные стены зданий. В настоящее время разработано много технологий по снижению потерь теплоты через ограждающие конструкции, связанных с утеплением. Рассмотрим такие технологии более подробно. Утепление стен можно производить как с наружи здания так и изнутри. Утепление внутренних стен широкого распространения не получило несмотря на техническую простоту выполнения работ. При таком утеплении сокращается площадь помещения, наружные стены подвержены промерзанию и воздействию перепадов температур, между утеплителем и стеной может образоваться влага. При таком подходе можно добиться снижения потерь теплоты, но стена не будет защищена от воздействия окружающей среды.
В настоящее время предпочтение отдают наружному утеплению стен, имеющему ряд преимуществ. Стены надежно защищены от сезонных и суточных температурных колебаний и воздействия осадков, точка росы вынесена за конструкцию стены, повышение звукоизоляции. Вариант распределения температур в стене с наружным утеплением представлен на рис. 2.
Рис. 2. Распределение температур в стене
1. Наружный воздух; 2. теплоизолирующая конструкция; 3. стена; 4. внутренний воздух
Различают несколько технологий наружного утепления. Наиболее распространены технологии «мокрого» и вентилируемого фасада. «Мокрый тип» представляет собой комплексную фасадную отделку, при которой здание снаружи утепляется сплошным слоем теплоизоляционных плит, а затем отделывается для придания зданию законченного вида с богатым выбором различных отделочных материалов, декоративных штукатурок. Пример такого фасада представлен на рис. 3.
Рис. 3. Вариант утепления наружной стены
1. тарельчатые дюбеля; 2. клеящий слой; 3. утеплитель; 4. защитный слой; 5. армирующая стеклосетка; 6. защитный слой; 7. декоративная штукатурка
Устройство «мокрых фасадов» сопряжено с некоторыми трудностями и ограничениями. Выполнение монтажных работ должно проводиться при температуре не ниже 5°С. Устройство мокрого фасада возможно и в зимний период для чего строительные леса ограждаются специальной пленкой, а пространство под ней круглосуточно отапливается тепловыми пушками до полного высыхания наносимых растворов. Но осуществление такого процесса приведет к дополнительным затратам, да и температура воздуха должна быть не ниже -15 °С, поскольку при минусовых температурах внезапное исчезновение электричества грозит переделкой всех выполненных работ. Последний штукатурный слой все равно рекомендуется наносить при плюсовых температурах.
Вентилируемые фасады в России используются уже более 15 лет при реконструкции зданий различного назначения. Такая система состоит из материалов облицовки (панелей, плит или листовых материалов), утеплителя и несущей конструкции, которая, в свою очередь, крепится к стене таким образом, чтобы между защитно-декоративным покрытием и стеной оставался воздушный промежуток. В ряде случаев, для дополнительного утепления наружных конструкций между стеной и облицовкой фасадной системы предусматривают установку теплоизоляционного слоя - в этом случае зазор оставляется между облицовкой и теплоизоляцией.
Вентфасады, обладая рядом преимуществ, по сравнению с другими типами утепления, не лишены недостатков. Фасадные панели вместе с подоблицовочной конструкцией могут иметь значительный вес, и необходимо проведение экспертизы несущей конструкции здания. Проблемой являются «мостики холода», создающие свободный поток теплоты от стены здания через металлические элементы подоблицовочной конструкции. Эту проблему решают прокладкой (между кронштейнами и стеной) паронита или пластика, прерывающего тепловой поток. Элементам подоблицовочной конструкции и фасадным панелям свойственны различные тепловые расширения. Устраняется этот недостаток благодаря применению специальных демпфирующих уплотнительных лент, укладываемых между облицовкой и профилями, что гарантированно исключает возможность деформаций и трещин при смене температурного режима, но удорожает стоимость конструкции. Надежная эксплуатация вентфасада гарантирована только если его установку проводят высокопрофессиональные строители и монтажники. Одна из главных проблем – это высокая стоимость и по некоторым данным в зависимости от типа материалов вместе с утеплителем, монтажными и проектными работами может достигать 5 тыс. рублей за квадратный метр.
Вышеописанные недостатки существующих методов утепления заставляют искать новые более дешевые технологии снижения теплопотерь наружными стенами зданий. В последнее время в средствах массовой информации появляются сообщения о создании новых теплоизоляционных покрытий на основе лакокрасочных материалов специальных составов, позволяющих сократить потери теплоты через наружные ограждающие конструкции. Например «НаноакрилТМ – фасад», «Теплокрас», «Теплос – топ», «Аврора», «Корунд», «Moutrical» и т.д. Производители теплоизоляционных красок и покрытий заявляют об очень низких коэффициентах теплопроводности выпускаемой продукции, которые достигают 0,001 Вт/м°С. В такие параметры поверить очень трудно и необходимо провести натурные испытания в лабораторных условиях.
Представляет интерес вопрос о влиянии на теплопотери через стены обычной фасадной краски, традиционно применяемой для фасадов и преследующей архитектурные цели. Оценить возможности энергосбережения при использовании обыкновенных фасадных красок можно, рассчитав удельные потери теплоты через стену. С этой целью был рассчитан удельный тепловой поток q, Вт/м2 для установившегося режима через многослойную стенку по формуле
,
где 
,
- температуры наружной и внутренней поверхности соответственно, °С; 
- толщина слоя, м; 
- коэффициент теплопроводности, Вт/(м·К).
Проводился расчет для кирпичной стены без покраски и определялось процентное изменение теплового потока с учетом слоя краски при различных значениях λ. Вследствие отсутствия данных по теплопроводности различных типов фасадных красок, значение коэффициента теплопроводности для краски принималось в диапазоне от 0,5 до 0,05 Вт/(м·К). Исходные данные следующие: = - 26°С; = 20 °С; 
= 0,5 м; 
= 0,001 м; 
=0,64 Вт/(м·К). По результатам расчетов построен график, представленный на рис. 4, отображающий изменение теплового потока в процентах при покраске стены.
Рис. 4. Влияние окрашивания стены на тепловой поток
Из рис. 4 видно, что за счет покраски стен можно получить снижение тепловых потерь. Чем меньше коэффициент теплопроводности краски, тем меньше потери. Покраску можно провести как с наружной стороны, так и с внутренней, тогда эффект удвоится. В представленном расчете учитывается только теплопроводная составляющая. Среднегодовая скорость ветра, например для Воронежа, составляет 4,2 м/с. Учесть конвективную составляющую при отсутствии данных по коэффициенту теплоотдачи красок не представляется возможным. Приближенные расчеты по разным методикам дают сильно расходящиеся результаты. Для полной оценки потенциала энергосбережения предлагаемого мероприятия необходимы данные по коэффициентам теплопроводности, теплоотдачи и степени черноты используемых красок, отсутствующие в современной литературе.
Окраска фасадов специальными или обычными красками может способствовать снижению теплопотерь через стены. Для анализа потенциала энергосбережения с использованием данного мероприятия, а также расчетов строительных конструкций с учетом лакокрасочных покрытий необходимо получить экспериментальные данные по некоторым физическим свойствам этих веществ.
Литература
1. Лисиенко В.Г., Щелоков Я.М., Ладыгичев М.Г. Хрестоматия энергосбережения: Справочное издание: В 2-х книгах. Книга 1/ Под. Ред. В.Г. Лисиенко. – М.: Теплоэнергетик, 2003. – 688с.
2. Л.Д. Богуславский, В.И. Ливчак, В.П. Титов. Энергосбережение в системах теплоснабжения, вентиляции и кондиционирования воздуха. Справочное пособие. Под. Ред. Л.Д. Богуславского, В.И. Ливчака. – М.: Стройиздат, 1990. – 624с.
3. Самарин О.Д., Лушин К.И. Об энергетическом балансе жилых зданий. Журнал «Новости теплоснабжения» №8 (84) 2007 г.
4. В. И. Ливчак, Обоснование расчета удельных показателей расхода тепла на отопление разноэтажных жилых зданий. Журнал AВОК №2/2005.
