Утеплення шкіл – крок до перемоги над глобальним потеплінням

Починаючи з літа 2022 року, вищі владні органи України, один за одним заявляють, що ця зима 2022 року може стати найважчою в історії України. Особливо загроза тотального замерзання та темряви з’явилася після початку масових обстрілів енергетичних об’єктів України на початку жовтня. Цілі рф можна визначити: не дати українцям комфортного життя та схилити Україну до миру. Ціль України – мінімізувати наслідки повторюваних обстрілів, які вже за словами Зеленського знищили половину нашої енергетичної інфраструктури. Часто опалення та водопостачання в українських містах залежні від електропостачання. У росії наявна кількість, кількість смертоносних ракет, які кожного дня вбивають наших співгромадян та залишають мільйони без тепла і світла. Дієвість та ефективність цього «козиря» доведе або спростує уміння українців виживати. А тим часом, зима вже наступила та вдаряють перші серйозні морози.

Але не треба і забувати про збереження нашого клімату. А чи могли би ми і допомогти атмосфері, і підготуватися до російського нападу, і зекономити кошти держави, і зберегти здоров’я майбутніх поколінь? Відповідь – так. Один із способів – енергоефективність у школах.

У цій статті буде зачеплене питання збереження тепла у навчальних закладах, а об’єктом дослідження стануть школи звичайного міста Сєвєродонецька, як приклад середньостатистичних шкіл в Україні. Дані та розрахунки були зроблені на початку 2022 року.

Важливо, що теплова енергія є вторинною енергією, тобто перетворити електричну, хімічну та механічну енергії на теплову можна, а навпаки – ні, тому що теплова енергія просто виходить у навколишнє середовище. Економія теплової енергії забезпечує економію паливних та фінансових ресурсів, зменшення шкоди навколишньому середовищу та здорове дитинство школярам.

Часто школи стикаються з проблемою холоду. Стандартна ситуація – уроки скорочують або переводять на дистанційний режим через холод у школі. За санітарними нормами Міністерства освіти, температура у класах та кабінетах повинна складати 17-20⁰C, а вологість 40-60%.

Минулого року мною було проведено дослідження із тепловізором, де було виявлено, що найбільш холодними класами моєї школи є кутові кабінети, температура там у середньому на 1-2 градуси нижче ніж в інших кабінетах. Тож такі класи треба утеплювати в першу чергу, так-як вони мають найбільшу площу дотику із зовнішнім середовищем. Із трьох поверхів, найбільш теплими виявилися кабінети другого поверху.

В екології є поняття CO₂-еквіваленту (у тоннах), що розраховується в залежності від типу опалення, площі та матеріалів утеплення будівлі. Чим менший CO₂-еквівалент, тим безпечніша будівля для природи. Він показує скільки будівля виділяє парникових газів.

Школам варто рухатись до концепції «пасивного будинку» - інноваційної технології в енергоефективному будівництві. Концепція «пасивного будинку» являє собою комплексний підхід до економічного, екологічно чистого та енергозберігаючого будівництва об’єктів різного призначення. Хочу додати, всі 20 шкіл досліджуваного міста опалюються із використанням природного газу як палива. Вугілля, дрова, мазут та альтернативні джерела використовуються менше взагалом по Україні. Але, використання різних видів палива для опалення може залежати від регіону. Так, у Вінницькій області, де з 773 шкіл, 653 – сільські, частіше використовують дрова, а у індустріальних та урбанізованих східних регіонах, особливо з урахуванням наявності газових басейнів, у більшості використовується природний газ. Описані далі кроки можуть наблизити українські школи до концепту «пасивного будинку».

Як виявилось, індивідуальна котельня біля будівлі школи дає більший ККД (92%) ніж центральне опалення. Але є і парадокс – індивідуальна котельня зменшує CO₂-еквівалент на школу, але в той же час сама є виробником шкідливих атмосфері та здоров’ю громадян продуктів горіння газу, тобто 20 котелень на 20 шкіл будуть економнішими, але забруднене повітря у містах жодної користі не несе. Очевидним вирішенням проблеми є перехід на альтернативні джерела енергії. Але є і інші варіанти.

Редизайн школи може покращити енергоефективність, екологічність та психологічний стан учнів та вчителів. З уроків фізики нам пояснювали, що світлий колір відбиває тепло та холод, а темний – поглинає. Більше того, замість звичайної фарби, ззовні можна використовувати спеціальне пінополіуретанове покриття, що дає змогу не ремонтувати будівлю впродовж 20 років та виконує теплозберігаючу функцію. Пофарбувати школу у світлі кольори усередині та ззовні недостатньо. «Зелені кутки» у кожному класі можуть освіжити повітря та виступити натуральними регуляторами температури та вологості. Як освіжити повітря в класі, втративши менше теплоти, окрім використання рослин?

За 1 хвилину людина в середньому видихає 1/4л вуглекислого газу, а 25 учнів за 6 уроків – приблизно 1,7 куб.м CO₂. Тримати вікно постійно відкритим на провітрювання неефективно, так як таким чином тепло просто залишає приміщення, а через протяг учні можуть застудитися. Щоб втрати енергії були мінімальними, необхідно «шокове провітрювання». Всі вікна, двері, фрамуги треба широко відкрити. Дочекатися, щоб обмін повітря відбувся в достатній кількості (головне не занадто довго), вікна й двері знову закрити.

Найпростіший спосіб зекономити енергію – знизити температуру опалення на 1⁰C . Завдяки такому невеликому зниженню температури можна скоротити обсяги використання теплової енергії на 6-7%.

Спосіб покращення енергоефективності, що в останнє десятиліття впроваджується у наших школах є найочевиднішим – замінити дерев’яні вікна на пластикові. Розрахунки тепловтрат через вікна показали, що три дерев’яні вікна загальною площею 15,92 кв.м втрачають 3707 Вт тепла, однокамерний склопакет пропускає 2717 Вт, а двокамерний – 1879 Вт. Доведено, що теплоізоляція вікон зменшує втрати тепла на 30-60%. Скло з теплозахисним покриттям або друга рама з одношаровим склом зменшує втрати тепла на 20-30%; подвійно засклене – на 40%; вікно з подвійним склом і з теплозахисним покриттям – на 40-50%; вікно з потрійним склом і з теплозахисним покриттям – 65%. Як показала практика великої війни, пластикові вікна виявились набагато витривалішими до вибухових хвиль за дерев’яні.

Двері у коридорах здатні затримувати вихід тепла із будівлі школи. У момент провітрювання однієї частини коридору, це не дасть теплу виходити із усього поверху. Також можна встановити подвійні двері при вході, утворивши «шлюз», який буде значно уповільнювати вихід тепла.

Я надіслав запит до двох шкіл двох польських міст: Пулави та Щецин та порівняв із однією із шкіл Сєвєродонецька. Питомий показник (кількість використованої теплової енергії на кв.метр) розраховується за спеціальною формулою та вимірюється у Гкал/кв.м. Простіше кажучи, чим менший питомий показник тим краще. Питомий показник Пулавської школи становить 0,106 Гкал/кв.м. Показник школи №4 міста Сєвєродонецька становить 0,131 Гкал/кв.м. Дані із Щецина я не отримав, але на фото з обох шкіл чітко простежується наступне:

CO₂-еквівалент школи Пулав становить 175 т.

Цікаво, що обидві школи являють собою аналогічну радянську забудову, що й часто зустрічається в Україні.

У школі №4 м. Сєвєродонецька менше 20% вікон замінені на пластикові, зовнішнього та внутрішнього додаткового утеплення немає (окрім кутових кабінетів), підлога утеплена тільки у кабінетах 1-4 класів та встановлені подвійні двері при вході. Бачимо: питомий показник вищий, а CO₂-еквівалент становить 266т, теж більше.

Звісно, в ідеалі, нам потрібно переходити на відновлювальні джерела енергії. Тисячі шкіл, що опалюються дровами, не схоже на Європу. У ФРН, наприклад, 50% енергії виробляється з відновлювальних джерел. Низка інших країн ЄС наближається до цього. У післявоєнної України з’явиться шанс перебудувати зруйновані рф цивільні об’єкти на сучасний лад та серйозно долучитись до проблеми змін клімату. Мрія про нові, технологічні, екологічно чисті та гідні Європи міста буде втілена. Наразі важливо лише вирішити одну північно-східну проблему на нашій землі.

Пшеничний Олег

This article was developed with the support of Journalismfund.eu