Инженерные системы современных жилых зданий в Германии
Каковы причины того, что описанное во вступлении к статье явление — «обычное дело» в России? Во-первых, это «точечная» застройка. Намного проще снести старое здание в пять этажей и на его место «воткнуть» новое в 25 этажей. Во-вторых, инженерные коммуникации: если строить отдельный микрорайон, нужно построить и все коммуникации к нему, а это дороже. В-третьих, необходимость транспортных коммуникаций для новых микрорайонов: проще воздвигнуть один высотный дом в старом районе, чем строить дорогу и всю инфраструктуру в новом. Поэтому у нас сейчас массово строятся жилые районы с домами-муравейниками по одной простой причине — это дешевле. Дешевле построить один «элитный» высотный дом, чем строить полноценный жилой комплекс с развитой инфраструктурой.
Если мы теперь посмотрим на Германию, то ситуация с жилищным строительством развивается в совершенно другом направлении. Что такое современное жильё с точки зрения немцев? Во-первых, это невысокие дома, высотой от трёх до шести этажей. В Берлине много высотных домов от 15 до 25 этажей, особенно в районе Марцан (Marzahn), где они остались «в наследство» от ГДР. Они отремонтированы и хорошо выглядят, но считаются дешёвым и непрестижным жильём. В основном в этих домах живут эмигранты из бывшего СССР.
Во-вторых, это объединение современных домов в единый комплекс из трёх-десяти зданий, с полностью продуманными зонами отдыха, велои автопарковками, зонами хранения детских колясок, элементов декора территории, зонами игр для детей и т. д. Причём очень важны пропорции и количество, то есть ситуация, когда во дворе одна песочница на три 25-этажных дома, невозможна. Всё продумано до мелочей.
В-третьих, используемый подвал. Я для начала обращаю внимание на балконы и лоджии в России. Что там хранится? Правильно, всякий хлам. В самом деле — где, например, хранить детский велосипед зимой? А если их три? То есть в обычных российских реалиях хранить неиспользуемые вещи кроме балкона негде. В Германии в каждом доме предусмотрен используемый подвал, в котором для каждого жильца выделено специальное место площадью от 4 до 10 м². Это очень удобно для хранения всего, что сейчас не нужно, а выкинуть жалко.
И, наверное, главное, на что нужно обратить внимание: жильё в Германии воспринимается как часть окружающей природы. То есть, если в России нужно максимально отгородиться от окружающего враждебного мира бронированной дверью, окнами с тройным стеклопакетом, застеклённым балконом, то, например, балкон в Германии — это место отдыха всей семьи. Он в новых домах больше похож на террасу, как правило квадратной формы, без остекления, и украшен как маленький садик.
Далее немного статистики. Согласно отчёту Федерального статистического управления Германии (Destatis), средняя жилплощадь немцев составляет по 47 м² на каждого жителя страны. Это достаточно много, учитывая, что, например, в России, по данным Росстата, в среднем на одного жителя приходится 24 м² жилья.
В 2019 году в Германии было построено 30,6 млн м² жилья. В России за тот же период — 82 млн м². Если даже поделить на количество жителей, то удельные показатели жилищного строительства в России выше. Это объясняется большим количеством жилой площади на одного жителя Германии изначально, плюс большими объёмами реконструкции существующего жилого фонда.
Системы отопления и горячего водоснабжения
Для начала давайте обратим внимание на климат Германии, который, без сомнения, оказывает главное влияние на выбор мощности и типа системы отопления.
Чтобы климатические различия России и Германии были понятнее, я привёл данные для двух городов на примерно одной широте — это Берлин и Саратов (табл. 1). Причём Берлин — это северный город Германии, а Саратов скорее южный город в России. Расчётная температура наружного воздуха для Берлина составляет −14°C, а для Саратова значительно ниже и равна −25°C. Это показывает, насколько сильно сглаживает колебания температуры воздуха тёплый Гольфстрим. Климат в Саратове намного более континентальный, то есть саратовская зима холоднее, чем берлинская, а лето жарче.
Далее рассмотрим такой параметр, как продолжительность отопительного периода. Вот тут важно отметить, что в России «реперной точкой» является температура наружного воздуха +8°C. Как только температура снаружи держится пять дней ниже +8°C, это является сигналом для коммунальных служб о вклцючении отопления. В Германии этой реперной точки не существует. То есть систему отопления, как правило, можно включить (или выключить) в любой период года и при любой температуре наружного воздуха. Продолжительность «отопительного периода» в каждой немецкой квартире своя и задаётся хозяином квартиры.
Если посчитать условно тоже от +8°C и ниже, то, например, для Берлина отопительный период длится 155 дней. В Саратове больше — 188 дней.
И, наконец, основная величина, от которой зависит расход тепловой энергии на отопление 1 м² здания, это разница температур, помноженная на количество суток отопительного периода (ГСОП). В Берлине эта величина равна 2550, а в Саратове — 4800. То есть условно одинаковые здания в Берлине и Саратове будут отличаться по энергопотреблению в два раза.
Климат
Практически во всех новых жилых зданиях, ныне строящихся в Германии, используют отопление «тёплый пол» с низкой температурой теплоносителя. А какой источник тепловой энергии может работать с теплоносителем 30–35°C?
Правильно, тепловые насосы. Если мы посмотрим на расчётную температуру наружного воздуха для Берлина (-14°C), то можно заметить, что она очень хорошо укладывается в пределы использования воздушных тепловых насосов (современные модели работают до −25°C). Кстати, самая холодная расчётная температура в Германии составляет −20°C для города Оберсдорф на юге Германии в Баварских Альпах. Следовательно, вся территория Германии может быть полностью охвачена воздушными тепловыми насосами для систем отопления и ГВС зданий.
Второй аргумент в пользу выбора тепловых насосов пришёл от правительства Германии. С 1 января 2016 года строительство новых зданий разрешено только в том случае, если они используют энергию, вырабатываемую из возобновляемых источников для обогрева помещений и горячего водоснабжения. Это включает в себя использование солнечной энергии, сжигание биомассы, эффективных тепловых насосов и т. д. Именно поэтому начиная с 2016 года рост продаж тепловых насосов в стране составляет 25–30% в год. В 2020 году в Германии было продано около 115 тыс. тепловых насосов, 80% из этого числа — именно вида «воздух-вода» и 20% — «грунт-вода».
Ну и третий, самый важный аргумент в пользу выбора тепловых насосов для отопления зданий Германия получила совсем недавно, осенью 2021 года. Цена природного газа резко подскочила в несколько раз. При этом совсем неважно, это следствие определённых политических просчётов или же объективная реальность на мировом рынке. Но, без сомнения, в 2022 году следует ждать ускорения процесса отказа от газовых отопительных котлов в новом строительстве Германии в пользу тепловых насосов.
Системы вентиляции
В России в зимний период возникает одна проблема, которая влияет на здоровье людей, — это слишком сухой воздух. Абсолютная влажность наружного воздуха крайне низка, поэтому при вентиляции жилья относительная влажность зимой составляет часто менее 25%. Поэтому у людей происходит пересушивание слизистых оболочек и часто возникают простудные заболевания. Чтобы этого не происходило, советуют зимой в квартирах применять увлажнители воздуха.
В Германии происходит полная противоположность. Климат в Германии очень влажный, поэтому в зданиях с недостаточным воздухообменом часто появляется проблема ограждающих конструкций — грибок. К профилактике появления грибка на стенах в Германии относятся очень серьёзно и выполняют следующие мероприятия:
1. Качественное утепление наружных стен
При плохой теплоизоляции температура внутренних стен достигает точки росы и появляется конденсат. Сырые стены сразу приводят к появлению грибка.
2. Эффективная работа систем отопления
Вот с этим часто возникает проблема, так как каждый радиатор отопления в Германии имеет счётчик тепла. Для экономии энергии и, соответственно, денег экономные немцы часто отключают отопление в квартире, например, когда уезжают на несколько дней за город или в отпуск. При снижении температуры в квартире воздух приближается к точке росы.
3. Эффективная работа систем вентиляции
Это, наверное, главный способ для поддержания качественного микроклимата. Поэтому в новых жилых домах устанавливают индивидуальные системы приточно-вытяжной вентиляции с рекуператорами тепла.
4. Не вешают ковры на наружные стены и не ставят вплотную мебель
Отсутствие притока воздуха понижает температуру поверхности и способствует появлению влаги и грибка.
Системы вентиляции в Германии делают индивидуальными в каждой квартире или частном доме на одну семью. Схема воздухообмена выглядит как правило так: система вентиляции забирает загрязнённый и влажный воздух из помещений санузлов, кухонь, помещений кладовых и коридора. Свежий воздух подаётся в жилые комнаты.
Главный элемент такой системы — это пластинчатый рекуператор, который не позволяет воздуху смешиваться и блокирует перенос запахов. Дополнительный электронагреватель не ставится, так как наружные температуры отопительного периода достаточно высокие и обмерзания пластин не происходит.
Системы кондиционирования
Системы кондиционирования воздуха в новых домах в Германии не предусматриваются. И вообще в частном секторе кондиционеры можно увидеть редко. Причины этого следующие:
1. Нежаркое лето
Как видно из табл. 1, например, в Саратове расчётная температура воздуха летом +29°C, а в Берлине +25°C. Температура наружного воздуха в Германии бывает выше 30°C, но, как правило, очень недолго.
2. Удачные архитектурные решения
Зимой за счёт низкого уровня солнца солнечная энергия поступает через окна в комнату. Таким образом уменьшается расход тепловой энергии системами отопления. Летом, наоборот, за счёт выступающего балкона или лоджии энергия солнца остаётся снаружи помещения.
3. Жильё в аренде
Примерно 60% немцев живут в арендованном жилье. В крупных городах эта цифра доходит до 80%. Установка кондиционера — это серьёзные вложения в квартиру, поэтому арендаторы предпочитают потерпеть несколько дней в жару, чем тратить две-три тысячи евро на установку кондиционера.
Выводы:
1. Современное жильё в Германии — это комплекс малоэтажных зданий, удачно вписанных в ландшафт и обладающих полной инфраструктурой.
2. Лидирующий источник тепла для систем отопления строящихся жилых домов в ФРГ — это тепловые насосы. Как правило это агрегаты вида «воздух-вода». После повышения стоимости газа в несколько раз нужно ожидать ускоренного перехода Германии на тепловые насосы, как источник тепловой энергии не только в строящихся домах, но и при реконструкции.
3. В жилищном строительстве массово применяются приточно-вытяжные установки с пластинчатыми рекуператорами. Эффективное удаление влаги из внутренних помещений становится важнейшей задачей при климатических особенностях Германии.
4. Системы кондиционирования воздуха для жилых зданий применяются редко. Это объясняется относительно прохладным летом, удачными архитектурно-планировочными решениями и большой долей арендных квартир.