Сохранить энергию веков

Забота о сохранении исторического наследия проявляется в конкретных действиях. Поэтому задача продления жизни архитектурных памятников из чисто гуманитарной сферы сегодня перетекает в область разработки и внедрения специализированных строительно-реставрационных технологий. В настоящее время в странах Европейского союза (ЕС) нет единых стандартов по реконструкции и реставрации исторических зданий, как нет и единого определения этого понятия.

Разработка стандартов и определения ведется в техническом комитете TC 346 Европейского комитета по стандартизации. Вместе с этим и в связи cо взятыми ЕС обязательствами по снижению выбросов CO2 в рамках программ, финансируемых Европейской комиссией (Программа региона Балтийского моря), и национальных программ отдельных стран (Spara och Bevara) реализуются проекты, ставящие целью найти компромисс между сохранением памятников архитектуры и уменьшением их энергопотребления. К 2020 году ЕС рассчитывает снизить выбросы CO2 на 20 %. Сектор ЖКХ является одним из направлений данных усилий. Таким проектом является проект «COOL Bricks – Изменение климата, культурное наследие и энергоэффективные памятники».

Проект COOL Bricks выполняется в рамках Программы региона Балтийского моря на 2007–2013 годы. Партнерами по проекту являются 18 организаций из 9 стран: Беларуси, Германии, Дании, Латвии, Литвы, Польши, Финляндии, Швеции и Эстонии. Беларусь в проекте представляет Республиканский центр трансфера технологий (РЦТТ). В проекте под термином «исторические здания» понимаются здания, представляющие архитектурную, культурную или историческую ценность. Отдельно выделяются здания, внесенные в список охраняемых объектов как имеющие особый статус в законодательстве.

Причины, по которым производится реконструкция и реставрация исторических зданий, различны. Реставрация только с целью восстановления исторического облика встречается редко. Чаще одновременно с реставрацией проводятся работы по реконструкции.

Удачно расположенные исторические здания переоборудуются под новые функции (музеи, гостиницы, торговые центры, офисы и т. д.) со всеми вытекающими отсюда требованиями, предъявляемыми к соответствующему типу помещений. Чтобы оставаться конкурентоспособными с новыми сооружениями, исторические здания должны обеспечивать надлежащий уровень комфорта и приемлемую стоимость содержания. Для этого производится энергоэффективная модернизация зданий.

Вышесказанное относится и к зданиям, внесенным в список охраняемых объектов, даже если в настоящее время законодательство делает для них исключение. В таких условиях остро встает вопрос присутствия на рынке решений, которые позволяли бы владельцам исторический зданий производить энергоэффективную модернизацию без ущерба для архитектурной/культурной/исторической ценности здания. Реализация мер по сохранению энергии в старых зданиях сопряжена со сложностями, потому что их конструкция и/или статус накладывают ограничения на внесение серьезных изменений.

В европейских странах для проведения энергоэффективной модернизации в исторических зданиях государство предоставляет частичную финансовую поддержку (в отдельных случаях до 70 % или 100 000 Евро), а банки – займы. С примерами таких программ в Германии можно ознакомиться в документе, изданном Министерством внутренних дел федеральной земли Саксония «Энергетическая модернизация памятников архитектуры. Руководство к действию для учреждений, владельцев архитектурных памятников, архитекторов и инженеров» (на немецком языке).

Основной способ обеспечить энергоэффективность в новых зданиях – это теплоизоляция. Она призвана повысить уровень комфорта в помещении. Здания, строившиеся до середины прошлого века, не рассчитаны на современный уровень комфорта. Желание жить в тепле и изменившийся режим эксплуатации создают историческим зданиям проблемы, которые, если их оставить без внимания, могут привести к его разрушению.

Одной из главных причин проблем является влага. Если принимать во внимание только энергоэффективность и игнорировать влагу, то через 10 лет придется тратиться на новую реставрацию, что не будет экономией средств. Кроме того, при каждой реставрации теряется историческая составляющая. Прямые проявления проблем с влагой – это возникновение на стене мокрых пятен, грибка и промерзание стен, приводящее к их разрушению.

Теплоизоляцию можно установить снаружи, но когда речь идет об исторических зданиях, мы стремимся сохранить их облик. Наружная изоляция применяется, если ее потом можно без ущерба демонтировать или с дворовой стороны здания (если это приемлемо с точки зрения ведомства по охране культурного наследия). Для сохранения облика делается внутренняя теплоизоляция. При этом возможны два варианта:

• непроницаемые системы, т. е. изоляция с применением обычных теплоизоляционных материалов (минеральная вата) и влагонепроницаемой пленки;
• изоляция с применением капиллярно-активных материалов (например, плиты из силиката кальция).

Если в Дании имеется положительный опыт применения непроницаемых систем, то опыт Германии показывает, что вода всегда найдет путь проникнуть в конструкцию. Непроницаемые системы считаются ненадежными, и предпочтение отдается капиллярно-активным материалам (КАМ). Идея использования капиллярно-активных материалов для внутренней теплоизоляции и исследовательские работы начались в 1990 году. С 2002 года КАМ применяются на объектах культурного наследия (здание Государственного музея в Амстердаме).

Выбор материалов для изоляции нужно проводить только на основе расчетов и с учетом «физики здания», т. е. понимания всех процессов, происходящих в конструкции здания. Установка изоляции без учета физики строения приводит к проблемам с влагой.

Стандартные методики расчета для исторических объектов часто дают неудовлетворительный результат, потому что являются эмпирическими, усредненными, предназначенными для новых зданий и не учитывают особенностей старых конструкций. Положительный результат дают расчеты на основе компьютерной имитации. Компьютерная имитация при определении параметров здания дает погрешность менее ±7 %, в то время как стандартные методики – более ±30 %. Граничными условиями для проведения компьютерной имитации являются: выбранный внутренний климат, свойства материала ограждающей конструкции (для кирпича это: содержание воды в стене, водопоглощение, содержание солей, прочность на сжатие) и, что важно, местные климатические условия. Расчет кирпичных зданий представляет дополнительную сложность, т. к. в разное время на разных территориях для строительства зданий использовался различный кирпич. Таким образом, нет универсального решения для энергоэффективной модернизации и перед ее проведением необходимо проводить исследования.

Проведение расчетов на основе компьютерной имитации – процесс затратный, поэтому имеет смысл анализировать только выбранную концепцию модернизации здания, а не все возможные варианты. Программные пакеты, применяемые в настоящее время для компьютерной имитации: DELPHIN, CHAMPS, COND, B‑sim, DesignBuilder и другие.

При толстых стенах (более 700 мм) установка теплоизоляции не всегда является оправданной. Наличие толстых стен в исторических зданиях при правильном подходе позволяет использовать тепловую инерцию здания для поддержания стабильного внутреннего климата при малом расходе энергии. В таких случаях следует сосредоточиться на других мерах повышения энергоэффективности. При установке теплоизоляции нужно учитывать, что внутренний климат может стать хуже и это потребует осуществлять принудительную вентиляцию (дополнительные затраты энергии). Как показывает практика, в случае исторических зданий часто «меньше – лучше», т. е. меньший слой изоляции дает лучший общий результат.

Таким образом, задача повышения энергоэффективности в исторических зданиях сводится к продуманному обращению с накоплением влаги в стене, что позволит стене выполнять свою функцию долго, а при грамотном подборе теплоизоляционного материала также повысить энергоэффективность.

Относящиеся к проблеме ошибки, допускаемые при реставрации исторических зданий: очистка стен абразивным материалом или пескоструйной обработкой – вместе с налетом удаляется и внешний защитный слой кирпича, что позволяет воде (дождю) легко проникать в стену; гидрофобизация делает бесполезным последующий ремонт швов или только с применением специальных материалов на основе расчетов.

Другие меры повышения энергоэффективности, которые не изменяют исторический облик здания:

• совершенствование теплотехнического оборудования;
• повышение герметизации здания (замена окон, дверей);
• утепление полов, перекрытий и крыши;
• автоматическое управление потребителями энергии и прочие меры сбережения электроэнергии (энергоэффективные лампы).

Установка альтернативных источников энергии не всегда находит одобрение у ведомства по охране культурного наследия.

Выбор и поддержание внутреннего климата помещения является важным фактором энергосбережения. В культовых сооружениях и музеях, имеющих ценные экспонаты, целесообразно применять локальную стратегию отопления (инфракрасные излучатели), а не стремиться обогреть весь объем. Реалистичная цель в этих случаях не достижение комфорта, а снижение дискомфорта от пребывания в помещении и/или обеспечение сохранности экспонатов.

Для поддержания внутреннего климата в жилых помещениях исторических зданий обычно установлены радиаторы. Радиаторы, т. е. конвективное отопление, имеет свои недостатки (нагревается воздух, при этом стены остаются холодными, что при высокой влажности воздуха способствует процессу конденсации влаги). Поэтому в некоторых случаях при модернизации радиаторы заменяются на систему темперирования стен (нагретая стена излучает тепло на объекты внутри помещения, воздух остается относительно холодным, в стене не возникает проблем с влагой). К недостаткам системы темперирования относятся высокие начальные вложения, и ее нельзя устанавливать, если внутренняя отделка помещений также представляют культурную ценность.

В качестве общих рекомендаций при проведении энергоэффективной модернизации исторических зданий можно указать:

• необходимость оценивать культурную ценность до (помогает определить, какие меры могут быть реализованы) и после реставрации (оценить эффект от работ);
• документирование всех изменений и ответ на вопрос, почему были приняты такие решения, чтобы извлечь опыт и облегчить труд при последующих реставрациях;
• важность фиксирования стоимости работ (в Германии не выдадут разрешение на проведение экономически невыгодной модернизации);
• необходимость наблюдать за зданием в течение двух-трех лет после проведения модернизации для подтверждения расчетов. В настоящее время обязательный энергетический аудит на исторических зданиях не проводится. Исключением является Дания, где без сертификата недвижимость не может быть выставлена на продажу;
• энергоэффективность напрямую зависит от качества выполнения работ. Здесь актуальными становятся вопросы подготовки специалистов и нормативно-правовой базы. Данные вопросы рассматриваются в рабочих пакетах проекта COOL Bricks «Разработка законодательства» и «Образование».

Энергоэффективность в исторических зданиях – это всегда компромисс между комфортом и сохранением. И компромисс этот следует искать с учетом долгосрочных социальных, экономических и природоохранных аспектов.

Алексей УСПЕНСКИЙ, главный специалист инновационной ассоциации Республиканский центр трансфера технологий