Старые окна. Что делать?
"Кто виноват?" - А.И.Герцен
"Что делать?" - Н.Г.Чернышевский
В период, когда осуществляются грандиозные строительные проекты, превышающие все самые смелые мечты помещика Манилова (стеклянные мосты над Москвой-рекой, стеклянная крыша над Старым Гостинным двором, стеклянная пятисотметровая башня "Россия" в комплексе Москва-Сити, ряд других), мне, как это ни странно, хочется задать очень старые вопросы, сформулированные более 150 лет назад А.И.Герценом и Н.Г.Чернышевским:
"КТО ВИНОВАТ в том, что в наших домах стоят такие плохие окна?"
и
"ЧТО же с ними все-таки ДЕЛАТЬ?".
Я понимаю, что сформулированные мной вопросы несколько отличаются от тех, которые все мы привыкли видеть в классических произведениях, но статья эта будет напечатана в журнале, предназначенном для специалистов в области светопрозрачных ограждающих конструкций - у них должен быть свой счет к существующему миропорядку. Так как мы уже имеем, что имеем, попробуем найти ответ хотя бы на второй из вышеприведенных вопросов.
Неискушенный читатель откуда-нибудь из Сочи спросит: "А зачем с ними - окнами - вообще что-нибудь делать?". Даже неискушенный читатель из Владивостока и Ульяновска подобных вопросов не задаст - холодно.
Сколько денег улетает через наши окна не считал, к сожалению, никто. Хотя бы для качественной оценки этой суммы проведем достаточно нехитрый и, конечно, очень упрощенный расчет. Специалисты Министерства Энергетики США утверждают [1], что замена окна с одним слоем остекления на окно со стеклопакетом, в котором установлено одно теплоотражающее стекло, приводит к ежегодной экономии 50 литров сырой нефти, или (по сегодняшним ценам) не менее 10 долларов США на 1 кв.м светопрозрачных ограждающих конструкций. Сравнение американского окна с одним стеклом (сопротивление теплопередаче 0.18 кв.м град/Вт) и российского массового спаренного окна серии ОС (сопротивление теплопередаче 0.39 кв.м град./Вт) вполне правомочно. Известно [ 2 ], что до 70% теплопотерь из помещений приходится на окна, при этом более 50% от этого количества теряется за счет нагрева инфильтрующегося холодного наружного воздуха - в американских окнах инфильтрация сведена к необходимому минимуму, в наших же стандартных окнах - в том числе и серии ОС - много в том числе и сквозных щелей. Таким образом, вполне правомочно (и обосновано соответствующими расчетами) допущение о том, что замена окна типа ОС на энергоэффективное окно приведет к экономии энергии в здании, возведенном на широте Нью-Йорка (41 град с.ш.) и при существующих в нем климатических условиях, на те же 10 долларов США в год на квадратный метр остекления. В связи с тем, что наш климат несколько более суров, чем в Америке примем (соответствующие расчеты проводились в том числе и с учетом применения во многих регионах трехслойного раздельно-спаренного остекления) повышающий коэффициент 1.75. Таким образом, замена массово применявшихся окон на энергоэффективные на территории России позволит сэкономить в среднем 17.5 долларов США в год на один квадратный метр остекления (при этом в ряде "холодных" регионов нашей страны эта цифра значительно выше). Если принять срок службы окна таким, как это принято в Европе и США - не менее 40 лет - очевидно, что за срок службы окна можно сэкономить не менее 700 долларов США на квадратный метр остекления - а мы их теряем!!!
Для справки: Самые "навороченные" окна из ПВХ профиля с использованием вентиляционных и шумоизолирующих клапанов стоят сегодня не больше 200 долларов США за 1 квадратный метр.
Еще несколько цифр. В настоящее время в России - и только в жилых зданиях! - эксплуатируется более 700 000 000 (семисот миллионов) квадратных метров неэффективных окон старых конструкций. Еще по меньшей мере 800 000 000 (восемьсот миллионов) квадратных метров старых светопрозрачных ограждающих конструкций - окон, витражей, фонарей верхнего света - установлены в производственных и общественных зданиях.
ИТОГО - БОЛЕЕ 1 500 000 000 (ПОЛУТОРА МИЛЛИАРДОВ) КВАДРАТНЫХ МЕТРОВ НА ВСЮ РОССИЮ!!!!
Для справки: При существующих мощностях производства энергоэффективных окон в Российской Федерации (около 7 млн.кв.м в год) это соответствует полной загрузке всех существующих предприятий на ближайшие 214 лет.
Если произвести несложные арифметические действия и перемножить минимальную сумму возможной экономии энергии при замене старых окон на энергоэффективные на объем необходимой замены, то цифра возможной экономии - 17.5 х 1 500 000 000 = 26 250 000 000 (26.25 миллиарда) долларов США - превысит, насколько я помню, Государственный бюджет Российской Федерации. От полученного результата кружится голова, как говорил А.И.Райкин - "это же сумасшедшие деньги!". Хочется встать и бежать туда, где эти деньги можно получить, но - негде!!!! Эта проблема и эти возможности мало кого интересуют. На естественный вопрос - "Почему?" - я могу дать элементарный ответ. Это все "будущие" деньги, деньги, которые можно получить, только вложив некоторые - и значительные - суммы на реконструкцию окон сегодня. К сожалению, мало кто из российских чиновников заинтересован в том, чтобы осуществлять перспективные проекты со сроком окупаемости более полугода (даже, если это приведет к улучшению условий жизни сограждан уже фактически сегодня). Наши начальники значительно отличаются от зарубежных - например, их скандинавские коллеги в конце 70-х годов после первого энергетического кризиса за государственный счет меняли старые окна на более эффективные, а их немецкие и американские собратья приняли закон о государственном субсидировании владельцев, строящих энергоэффективные здания. Известны случаи, когда новые дома доставались хозяевам практически бесплатно. Кстати, после энергетического кризиса конца 2000 года в большинстве стран задумались над активизацией программ, предусматривающих снижение энергопотребления в зданиях различного назначения.
Приведенная выше сумма, превышающая Госбюджет России на 2001 год, это не все, что мы теряем через окна. На самом деле, выше мы подсчитали только то, сколько бы мы могли сэкономить денег и топливно-энергетических ресурсов, если бы мы могли поменять все неэффективные окна на хорошие. К сожалению, через световые проемы теряется энергии существенно больше, чем через непрозрачные стены. Судите сами - в последней редакции СНиП П-3-79* "Строительная теплотехника" (издание 1998г.) [ 3 ], соотношение нормируемых сопротивлений теплопередаче стен и окон (на примере г.Москвы) составляет примерно 5.6. А этот показатель - сопротивление теплопередаче - в значительной степени характеризует теплозащитные свойства конструкций. Однако, совсем без окон обойтись нельзя - я писал об этом неоднократно [ 4,5 ], и наша участь - смириться с этим и делать все возможное для минимизации неизбежных потерь.
Если же в целом оценить, сколько денег мы теряем через окна, то сумма потерь (при условии учета стоимости тепла и электроэнергии по существующим мировым ценам - а мы медленно, но верно к ним приближаемся), то эта сумма превышает 50 млрд. долларов США. Кстати, мы не рассматриваем экстремальные ситуации типа Калифорнии в декабре 2000 года, где стоимость 1квт Ч составляла 1.4 доллара США - в 70 раз больше, чем в Приморском крае (Россия). Боюсь, что эти цифры кажутся чудовищными в нашей стране только сегодня - завтра будет только дороже!
Для справки: Стоимость потерянной энергии - через окна - в США оценивалась их Министерством энергетики в 1998г. в 100 млрд.долларов. Здесь следует учесть [ 6 ], что в этой стране выпускается и устанавливается окон существенно больше, чем в России.
Вот где находится грандиозный источник экономии невосполняемых топливно-энергетических ресурсов и реального повышения комфортности условий проживания и работы наших сограждан, в том числе и тех, кто замерзает во Владивостоке, не оплачивает счета за тепло и электричество в Волгограде и Ульяновске, затыкает поролоном, ватой и одеялами щели в окнах по всей стране. В условиях, когда Р.И.Вяхирев говорит о неизбежном снижении поставок газа на внутренний рынок в ближайшие пять лет, а А.Б.Чубайс - о столь же неизбежном повышении тарифов на электроэнергию, когда энергетическое оборудование и сети изношены более, чем на 60-70% - не пора ли обратить внимание на возможности энергосбережения, которое можно обеспечить простыми, относительно недорогими, современными, неоднократно апробированными мерами по утеплению окон? Почему бы двум уважаемым руководителям двух ну очень уважаемых организаций не обеспечить в весенне-летний период один из замерзающих городов Дальнего Востока современными окнами - вместо строительства дополнительных источников энергии? Ведь давно всем известно [ 7 ], что строительство новых ТЭЦ, ГРЭС и т.д., и т.п. существенно более затратно и неэффективно, чем меры по энергосбережению.
Для справки: Несмотря на значительное увеличение потребителей и - в основном - за счет внедрения новых технологий и законов, направленных на экономию энергии, потребление энергоресурсов в США в период с 1977г. по 1999г. не увеличилось!
Для справки: Во всех развитых странах (Европа, Япония, США, Канада) производители энергии и энергоресурсов заинтересованы в том, чтобы финансировать энергосберегающие программы - один доллар, вложенный в них, экономит до 10 долларов в ближайшие пять лет (конечно, это не наркоторговля, но очень выгодно!).
В том, что в России не идет жилищно-коммунальная реформа значительная вина как естественных монополистов - РАО "ГАЗПРОМ" и РАО "ЕЭС России", так и областных администраций, которые используют получаемые от федерального центра трансферты не на цели энергосбережения в эксплуатируемом жилом фонде, а, зачастую, на латание многочисленных - действительно существующих - дыр в региональных бюджетах. Ни к чему хорошему это ни приводит - проблемы энергодефицита будут только усугубляться. Ужасающий пример Дальнего Востока этой зимой знают все. Следует иметь в виду, что реальная плата за тепло и электроэнергию повышается, и этот процесс будет продолжаться. В то же время, дефицит энергии мы ощущаем уже сегодня, когда значительная часть промышленных предприятий практически остановлены и не потребляют всей необходимой им энергии. Мы все надеемся на возрождение России и ее заводов, но отсутствие энергоносителей может стать препятствием для этого.
Определенная вина в том, что выделяемые государством средства расходуются нерационально, лежит и на Госстрое РФ. Чисто политической ошибкой, на мой взгляд, было то, что в уже упомянутом действующем нормативном документе [ 3 ], первым этапом энергосбережения был установлен повышенный норматив теплотехнических характеристик стен. Неоднократно указывалось [ 8, 9 ], что без модернизации окон эти мероприятия практически ничего не дают. Мало того, в связи со значительно большей сметной стоимостью, утепление только стен выгодно строителям (утепление стен - около 25 долларов, окон - около 5 долларов на один квадратный метр общей площади). За прошедшие с момента введения вышеупомянутой главы СНиП несколько лет, строительные организации поняли материальную перспективность работ по утеплению стен, что ведет к значительному расходу средств и минимальному эффекту по экономии энергии. Усовершенствованием окон отказываются заниматься как строители - не хотят и не умеют, так и коммунальные службы - не хотят и не понимают.
Существуют, по моему мнению, всего три основных направления модернизации окон для снижения теплопотерь через них ( естественно, с некоторыми вариантами). Здесь и далее мы будем говорить только о наиболее массовых деревянных окнах для жилых и общественных зданий, зашифрованных в многочисленных ГОСТах под аббревиатурами ОС (окна спаренные), ОР (окна раздельные) и ОРС (окна раздельно-спаренные). Принципы реконструкции этих окон практически одинаковы, но для корректного сравнения различных вариантов реконструкции окон и сопоставления их технико-экономических показателей, в качестве базовой конструкции в дальнейшем принято окно типа ОС, которое установлено в миллионах московских - и не только - квартир.
В табл.1 сведены все основные характеристики рассмотренных ниже вариантов модернизации окон - стоимость, срок службы, окупаемость и пр. - в пересчете на один квадратный метр светопрозрачной ограждающей конструкции.
1.УТЕПЛЕНИЕ
Под утеплением окон в дальнейшем понимается устранение щелей и неплотностей в окнах без изменения характеристик светопрозрачного заполнения.
1А. "Самоделка"
Это известные всем, проживающим на одной шестой части суши (в независимых теперь странах СНГ тоже установлены те же окна), осенние мучения по затыканию поролоном или ватой тех частей окна, через которые летом происходило естественное проветривание комнат. В свое время этой проблемой занимались научно-исследовательские институты и энтузиасты-одиночки. Первые не придумали ничего путного, вторые "осчастливили" человечество идеей об использовании бумажной ленты, смоченной в молоке, для простой заклейки окон. Сегодня существуют новые материалы для такой "модернизации" окон, но ничего принципиально нового они не дают.
(В скобках хочу заметить, что работая в НИИ строительной физики, автор этой статьи даже получил авторское свидетельство на специальный пузырь, который - при наступлении холодов - следовало надуть и он заполнял межстекольное пространство. Следует, правда, отметить, что в рабочем состоянии выглядело это устройство довольно непристойно, а стоило дорого).
Не хочется много писать о всем известном способе, поэтому отмечу в заключение только то, что он практически не требует материальных затрат (по нашим оценкам - не более 5 - 7 долларов на один квадратный метр окна при использовании современных материалов), но требует массы дополнительных затрат времени и сил. "Срок службы" этого варианта на превышает 4-5 месяцев.
1Б. "Фирма"
В последние два - три года в России появилось несколько фирм, которые осуществляют выполнение довольно неблагодарной работы по приведению в порядок и дополнительной герметизации установленных 2 - 40 лет назад деревянных окон, изготовленных по старым ГОСТам (в ряде случаев - полусгнивших) - см.например [10]. При этом используются современные переносные электроинструменты, позволяющие за один проход отфрезеровать специальный паз в раме или створке и вставить в него упругий герметизирующий материал. Действительно, за счет использования таких мер практически исключаются потери тепла за счет нагрева инфильтрующегося наружного воздуха, однако, теплопотери через светопрозрачное заполнение окна по-прежнему велики.
Стоимость проведения подобных работ зависит от фирмы - исполнителя и состояния окон. В среднем такая работа стоит около 18 долларов за 1 квадратный метр окна, гарантию дают на 3 -7 лет. АПРОК достиг соглашения с одной из наиболее активных фирм, проводящих подобные работы, о проведении полномасштабных натурных исследований годовой энергетической эффективности этого способа утепления окон в условиях Московской области. После окончания испытаний и обработки результатов, все материалы будут опубликованы в одном из номеров Бюллетеня "Окна и Двери" в 2001 году.
2. КОМПЛЕКСНЫЙ РЕМОНТ
Под комплексным ремонтом в дальнейшем понимается одновременное утепление окна (например, по технологии описанной в п.1Б) и замена светопрозрачного заполнения окна по одному из нижеприведенных вариантов.
2А. Дополнительное стекло
Этот вариант в начале 90-х годов некоторые фирмы советовали, как один из перспективных путей реконструкции окон. Для его осуществления, действительно, не нужно практически ничего - только сделать в межстекольном пространстве дополнительный паз и установить там обычное прозрачное стекло - дешево и сердито! Вроде бы мы получаем почти двухкамерный стеклопакет. На самом деле в этом варианте заложены несколько негативных моментов. Во-первых, применявшаяся в советское время фурнитура не всегда выдерживает дополнительные 10 киллограммов на 1 кв.м окна и начинает провисать с обеспечением дополнительных щелей. Во-вторых, установка простого стекла не снимает проблемы теплопотерь за счет лучистой составляющей и, кроме того, снижает светопропускание окна. Стоимость этого варианта с учетом ремонта окон составляет около 25 долларов США за 1 кв.м остекления. Следует отметить, что без замены фурнитуры, гарантийный срок службы этого варианта не превышает 2 - 3 лет.
2Б. Замена стекла на теплоотражающее
После разработки фирмой "PILKINGTON" нового вида теплоотражающих стекол - т.н. стекол с твердым пиролитическим покрытием (у нас они известны как "К-стекла") - обладающих довольно хорошими теплотехническими свойствами и очень высокими эксплуатационными свойствами, стало возможным использование этих материалов для реконструкции старых окон. Для этого - после ремонта окна - вместо внутреннего обычного стекла устанавливается теплоотражающее. Этот вариант существенно лучше предыдущего, но, к сожалению, и дороже. Стоимость этого варианта составляет (опять-таки с учетом ремонта окна) не менее 30 долларов США за 1 кв.м остекления. Срок службы отремонтированного окна составляет около 10 лет.
2В. Замена стекла на стеклопакет
В последние годы ряд фирм предлагали заменять внутреннее стекло на стандартный клееный стеклопакет. Фактически этот вариант был положен в основу разработки нового ГОСТа на деревянные окна (правда, в варианте окна ОР). В данной статье мы не будем обсуждать достоинства и недостатки новой конструкции, а ограничимся констатацией того, что в качестве одного из способов реконструкции этот вариант обладает всеми недостатками варианта 2А при существенно более высокой стоимости. Цена подобной реконструкции составляет около 36 долларов США за 1 кв.м при использовании стеклопакета с прозрачными стеклами без теплоотражающего слоя. Конечно, теплотехнические характеристики этого варианта лучше, чем варианта 2А, однако, при сохранении старой фурнитуры, срок службы также не превысит 3-5 лет.
2Г. Замена стекла на вакуумный стеклопакет
После разработки в ряде стран вакуумного стеклопакета с потрясающими теплотехническими и звукоизолирующими характеристиками [ 11, 12 ], вариант использования вакуумного стеклопакета вместо внутреннего стекла при реконструкции светопрозрачных ограждающих конструкций представляется довольно перспективным. В связи с возможностью изготовления такого стеклопакета толщиной около 5.0 мм, его использование практически не увеличивает нагрузки на существующую фурнитуру, не требует изменения существующей конструкции стандартного окна. К сожалению, при всех положительных свойствах такого метода реконструкции окон имеется и одно "но" - стоимость подобной замены внутреннего стекла (конечно, с предварительным проведением ремонта и герметизации) составляет около 48 долларов США за 1 кв.м остекления при использовании теплоотражающих стекол. Кроме того, массовое промышленное производство вакуумных стеклопакетов будет организовано в России не раньше второй половины 2001г. Однако, это очень интересный вариант реконструкции, который выгоден еще и значительным - до 40 лет - сроком службы стеклопакета.
2Д. Установка в межстекольном пространстве полимерных теплоотражающих пленок (рис.6)
Это один из наиболее простых и эффективных способов реконструкции старых окон, который был уже неоднократно апробирован как в России, так и зарубежом [ 13 - 15].
Суть этого варианта заключается в том, что в межстекольном пространстве реконструируемого окна после его ремонта размещается специальная спектрально-селективная полимерная пленка. Пленка имеет как теплоотражающие, так и защитные слои, которые позволяют обеспечить срок службы такого устройства до 10 лет. Теплоотражающие слои напыления, а также способ установки пленки в оконной раме позволяют повысить сопротивление теплопередаче окна более, чем в два раза. Стоимость такой модернизации окна с предварительным ремонтом составляет около 33 долларов США за 1 квадратный метр остекления.
3. ЗАМЕНА ОКНА
Это самый радикальный способ реконструкции, предполагающий значительные материальные и временные затраты, однако, в ряде случаев - единственно возможный.
Более подробно нет необходимости расписывать этот вариант, за исключением двух моментов. В расчетах было принято: стоимость окна с однокамерным стеклопакетом с одним теплоотражающим стеклом и простым поворотным открыванием составляет 75 долларов США, стоимость монтажа составляет 10 долларов США за 1 квадратный метр. Срок службы окна - 40 лет, однако, через 20 лет эксплуатации стеклопакет стоимостью 20 долларов США за 1 кв.м заменяется на новый. К сожалению, ни одна из существующих в России фирм не может гарантировать больший срок службы стеклопакета. Таким образом, итоговая стоимость этого варианта составляет 105 долларов США.
Все сравнительные данные по рассмотренным вариантам реконструкции приведены в табл.1. для климатических условий г.Москвы и мировых цен на тепловую электроэнергию.Все технологии имеют законченные технологические карты и апробацию.
Анализ таблицы показывает, что несмотря на минимальные вложения реконструкция старых окон по вариантам 1А и 2А, а также - отчасти - по варианту 2В не имеет практического смысла. Ранее уже отмечалось, что с точки зрения комфортности проживания (отсутствие сквозняков, хорошее открывание и пр.) и стоимости простой ремонт старого окна по варианту 1Б довольно привлекателен. Однако, если учесть экономию энергии за счет установки в окна современных светопрозрачных материалов, он значительно проигрывает вариантам 2Б, 2Г и 2Д. В связи с этим на мой взгляд нецелесообразно проводить только ремонт окон, если вы хотите снизить суммы в счетах на тепловую энергию - думайте чуть-чуть о будущем. Как видно из таблицы 1 все затраты на замену и комплексный ремонт окон окупаются в течение 2 - 6 лет, что значительно ниже срока службы новых или реставрированных окон. Конечно, мы не могли учесть повышения комфортности проживания, снижения моральных издержек в денежном выражении, однако, и это следует учитывать, планируя ремонт или замену окон. К сожалению, все выкладки по эффективности вложений в реставрацию окон могут остаться на бумаге, если не предусматривать дифференцированный учет расхода тепловой энергии в квартирах. Следует, правда, отметить, что отечественные и зарубежные счетчики находят в России все больее широкое применение как в новом, так и в старом жилом фонде, а для общественных зданий строятся соответствующие узлы учета, которые позволяют кардинально уменьшить расход средств на оплату коммунальных услуг.
Ассоциация имеет опыт и готова принять участие в проектах реконструкции окон в любых климатических регионах России. На наш взгляд - это один из немногих возможных вариантов быстрого и реального энергосбережения в жилых и общественных зданиях, совершенно неиспользованный резерв повышения комфортности жилищ россиян.
| Характеристика вариантов | Базо-вый* | 1А | 1Б | 2А** | 2Б** | 2В** | 2Г** | 2Д** | 3 | |
| 2. | Сопротивление
теплопередаче, м2 0С/Вт |
0.39 | 0.39 | 0.39 | 0.43 | 0.54 | 0.54 | 0.85 | 0.72 | 0.64 |
| 3. | Стоимость дополнительных материалов, $/м2 окна | - | 7 | 8 | 13 | 20 | 24 | 36 | 18 | 75 |
| 4. | Дополнительные затраты (работа), $/м2 окна | - | - | 10 | 12 | 10 | 12 | 12 | 15 | 10 |
| 5. | Дополнительные затрата в период эксплуатации (профилактический ремонт и замена), $/м | - | - | - | - | 10 | - | 20 | 10 | 20 |
| 6. | Общая стоимость реконструкции, $/м2 окна (п.3 + п.4 + п.5) | - | 7 | 18 | 25 | 40 | 36 | 68 | 43 | 105 |
| 7. | Коэффициент повышения теплозащиты*** | 1.00 | 1.00 | 1.00 | 1.10 | 1.38 | 1.38 | 2.18 | 1.85 | 1.64 |
| 8. | Стоимость сбережен- ной
тепловой энер- гии, $/м2 окна в год
(с учетом инфильтрации) |
- | 7.5 | 7.5 | 11.2 | 15.2 | 15.2 | 27.4 | 19.7 | 18.3 |
| 9. | Срок службы, лет | - | 0.3 | 7.0 | 3.0 | 10.0 | 5.0 | 40.0 | 10.0 | 40.0 |
| 10. | Стоимость сбереженной энергии за срок службы, $/кв.м (п.8 х п.9) | - | 2.25 | 52.5 | 33.6 | 152 | 76 | 1096 | 197 | 732 |
| 11. | Срок окупаемости дополнительных капиталовложений, лет (п.6 : п.8) | - | 0.93 | 2.40 | 2.23 | 2.63 | 2.37 | 2.48 | 2.18 | 5.73 |
| 12. | Экономический эффект за срок службы (п.10 – п.6) | - | - | 34.5 | 8.6 | 112 | 40 | 1028 | 154 | 627 |
| 13. | Эффективность вложений (п.12 : п.6)**** | - | - | 1.92 | 0.34 | 2.80 | 1.11 | 15.12 | 3.58 | 5.97 |
Примечания:
* - в качестве базового варианта принято окно, массово применявшееся в России типа ОС 12-15 (окно спаренное размером 1200х1500 мм);
** - в варианте учтен ремонт окна по варианту 1Б;
*** - по сравнению с базовым вариантом – окном ОС;
**** - при оценке этого показателя не учитывались некоторые банковские показатели.