ВПЛИВ АРХІТЕКТУРНО-КОНСТРУКТИВНОГО ПЛАНУВАННЯ НА ЕНЕРГОЗБЕРЕЖЕННЯ БУДИНКІВ ІЗ CLT В УМОВАХ КИЇВСЬКОЇ ОБЛАСТІ

Технологія Cross-Laminated Timber (CLT) являє собою інноваційне рішення у сучасному будівництві, що істотно впливає на можливості архітектурно-конструктивного планування та, як наслідок, на енергозбереження. CLT-панелі складаються з декількох шарів деревини, склеєних під прямим кутом один до одного, що забезпечує високу міцність, стабільність розмірів та чудові теплоізоляційні характеристики. В Україні, зокрема у Київській області, де кліматичні умови вимагають значних витрат на опалення, використання CLT відкриває нові перспективи для створення будівель з низьким енергоспоживанням. Планування з CLT дозволяє створювати герметичні та щільні будівельні оболонки, мінімізуючи втрати тепла через інфільтрацію повітря. Коефіцієнт повітропроникності n50 для добре спроєктованих CLT-будівель може досягати значень менше 0.6 год⁻¹, що є критично важливим для пасивних будинків та ZEB (Zero Energy Buildings) відповідно до вимог ДБН В.2.6-31:2021 ‘Теплова ізоляція будівель’.

Переваги CLT у контексті планування включають: швидкість монтажу, високу точність виготовлення на ЧПУ-верстатах, що забезпечує ідеальну геометрію та мінімізує щілини, та можливість інтеграції інженерних комунікацій безпосередньо у панелі. Це дозволяє оптимізувати внутрішній простір і уникнути ‘холодних’ зон. Наприклад, для зовнішніх стін із CLT товщиною 100-200 мм з додатковим шаром утеплювача (наприклад, мінеральної вати 200 мм з λ=0.035 Вт/(м·К)), загальний приведений опір теплопередачі R може досягати 6.0 м²·К/Вт, що значно перевищує мінімальні вимоги ДБН для житлових будівель у першій температурній зоні (Київська область), де R_min складає 3.3 м²·К/Вт. Планувальні рішення, що враховують розташування масивних CLT-елементів, сприяють акумуляції тепла в зимовий період та збереженню прохолоди влітку, створюючи комфортний мікроклімат. Це особливо важливо для зменшення пікових навантажень на системи опалення та кондиціонування, що є частиною комплексного підходу до інженерних систем в будівлі.

Проєктування з використанням CLT також дозволяє створювати складніші архітектурні форми без значного ускладнення конструктиву, що дає архітекторам більшу свободу у формуванні ергономічних та світлих просторів, що сприяють енергозбереженню через оптимальне використання денного світла та природної вентиляції. Це мінімізує потребу у штучному освітленні та механічній вентиляції, знижуючи споживання електроенергії. Висока вогнестійкість CLT (наприклад, REI 90 або REI 120 відповідно до EN 13501-2) також є важливою перевагою, що впливає на планування безпечних евакуаційних шляхів та протипожежних відсіків, що непрямо сприяє більш ефективному використанню площі будівлі.

Загалом, інтеграція CLT у архітектурно-конструктивне планування дозволяє не тільки реалізувати сміливі дизайнерські ідеї, але й закласти основи для надзвичайно енергоефективної будівлі, яка відповідає найвищим стандартам сталого розвитку та знижує довгострокові експлуатаційні витрати, що є критично важливим для забудовників та кінцевих користувачів у Київській області.

Перекриття, будь то міжповерхові, горищні чи над підвалом, відіграють критичну роль у загальному тепловому балансі будівлі. Їхнє планування та конструктивні рішення безпосередньо впливають на коефіцієнт теплопередачі (U-value) та опір теплопередачі (R-value). Для CLT-будинків у Київській області, де температурні коливання можуть бути значними (від -20°C взимку до +30°C влітку), оптимізація теплотехнічних характеристик перекриттів є пріоритетом. CLT-панелі, завдяки своїй масивності та однорідності, мінімізують термічні мости, які часто виникають у традиційних каркасних або цегляних конструкціях. Планування перекриттів повинно враховувати не тільки несучу здатність, але й вимоги до тепло- та звукоізоляції.

Для горищних перекриттів, які відділяють опалювальний простір від неопалюваного, ДБН В.2.6-31:2021 встановлює мінімальне R-значення 4.95 м²·К/Вт для першої температурної зони. Досягти цього з CLT можливо шляхом комбінації CLT-панелі (наприклад, 100 мм) з додатковим шаром ефективного утеплювача (наприклад, 300 мм целюлозної вати з λ=0.038 Вт/(м·К) або мінеральної вати). Це дозволяє суттєво зменшити втрати тепла взимку та запобігти перегріву влітку. У випадку міжповерхових перекриттів, основний акцент робиться на звукоізоляції та мінімізації ударного шуму, проте їхня теплова інерція також сприяє стабілізації внутрішньої температури. Для перекриттів над неопалюваними підвалами або на ґрунті (УШП), вимоги до R-значення ще вищі через прямий контакт з холоднішими середовищами.

При плануванні перекриттів у CLT-будинках необхідно враховувати інтеграцію інженерних комунікацій. Прокладка вентиляційних каналів або електричних мереж через перекриття може створювати додаткові термічні мости, якщо не передбачити їх відповідну ізоляцію. Оптимальним рішенням є проєктування технічних зазорів або спеціальних зон у структурі перекриття, які можуть бути заповнені ізоляційними матеріалами. Наприклад, при монтажі CLT-панелей для підлоги першого поверху, яка контактує з фундаментом, важливо забезпечити безперервність теплоізоляційного контуру. Згідно з європейськими стандартами EN ISO 13788 та EN ISO 10211, детальний розрахунок термічних мостів у вузлах з’єднання перекриття зі стіною є обов’язковим для досягнення високих показників енергоефективності. Сучасне проєктування передбачає використання 3D-моделювання для виявлення та усунення потенційних проблем із термічними мостами на ранніх етапах. Докладніше про важливість правильного облаштування основи можна дізнатися на сторінці про фундамент.

Такий підхід дозволяє досягти U-значень для перекриттів у діапазоні 0.08-0.12 Вт/(м²·К), що відповідає стандартам пасивного будинку та забезпечує мінімальні тепловтрати через горизонтальні огороджувальні конструкції. Це суттєво зменшує загальне енергоспоживання будівлі, роблячи її більш стійкою до коливань цін на енергоносії та значно підвищуючи інвестиційну привабливість.

Для розуміння переваг CLT-панелей у контексті енергозбереження, критично важливим є порівняльний бенчмарк з традиційними конструктивними рішеннями для перекриттів, які поширені в Україні. Як правило, це монолітні залізобетонні плити або дерев’яні балки. Розглянемо ключові аспекти порівняння: теплотехнічні показники, вплив на термічні мости, швидкість монтажу та загальну вартість життєвого циклу (TCO).

1. **Теплотехнічні показники (U-value/R-value):**

• **Монолітні залізобетонні перекриття:** Самі по собі мають високу теплопровідність (λ ≈ 1.7 Вт/(м·К)), тому вимагають значного зовнішнього утеплення для досягнення необхідних R-значень. Наприклад, для перекриття над підвалом з 200 мм залізобетону, потрібен шар утеплювача близько 250-300 мм (λ=0.04 Вт/(м·К)), щоб досягти R=5.0 м²·К/Вт.
• **Дерев’яні балкові перекриття:** Мають кращі показники завдяки меншій теплопровідності деревини, але проміжки між балками потребують заповнення утеплювачем, що може призвести до осідання ізоляції з часом або створення ‘повітряних кишень’. Термічні мости часто виникають у місцях кріплення балок до стін.
• **CLT-перекриття:** Сама панель (наприклад, 120-160 мм) вже має базовий опір теплопередачі (наприклад, R ≈ 0.8-1.0 м²·К/Вт). У комбінації з додатковим утеплювачем, як-от 200 мм мінеральної вати, легко досягається R-значення 4.5-5.0 м²·К/Вт. Важливою перевагою є мінімальна кількість термічних мостів завдяки суцільній структурі та точності з’єднань.

2. **Термічні мости:** Залізобетонні та балкові системи схильні до утворення термічних мостів у місцях з’єднань зі стінами, колонами, або через інтегровані комунікації. Ці мости можуть знизити ефективність теплоізоляції на 10-15% від розрахункової. CLT-конструкції, завдяки своїй однорідності та застосуванню ефективних ущільнювачів у швах, значно мінімізують цей ризик, що підтверджується розрахунками згідно з ДСТУ EN ISO 10211:2018.

3. **Швидкість монтажу:** CLT-панелі виготовляються на заводі з високою точністю та поставляються на об’єкт готовими до монтажу. Це дозволяє скоротити час будівництва перекриттів на 30-50% порівняно з монолітними рішеннями, що, крім економії часу, зменшує витрати на будівельний майданчик та ризики, пов’язані з погодними умовами. Застосування готових CLT-панелей пришвидшує процес зведення будівлі в цілому.

4. **Екологічність та життєвий цикл:** CLT є поновлюваним матеріалом з низьким вуглецевим слідом, тоді як виробництво залізобетону є енергоємним. Здатність CLT до акумуляції тепла також сприяє пасивному охолодженню/обігріву, знижуючи експлуатаційні витрати. Це має прямий вплив на TCO будівлі, знижуючи її загальну вартість протягом життєвого циклу.

На підставі цих даних, можна зробити висновок, що архітектурно-конструктивне планування з CLT-перекриттями пропонує значні переваги в досягненні високих стандартів енергоефективності, особливо в умовах Київської області, де вартість енергоресурсів постійно зростає.

Успішне енергозбереження починається не з вибору матеріалів, а з архітектурного планування, де орієнтація будівлі та її форма є первинними факторами. Для будинків із CLT в умовах Київської області, ці стратегії мають фундаментальне значення. Оптимальне розташування будівлі на ділянці дозволяє максимально використовувати переваги сонячної інсоляції взимку та мінімізувати перегрів влітку, що безпосередньо впливає на теплотехніку будівлі. Головні житлові приміщення (вітальні, спальні) варто орієнтувати на південь, південний схід або південний захід, щоб забезпечити максимальне надходження сонячного тепла в холодний період року. При цьому, необхідно передбачити зовнішні сонцезахисні елементи (козирки, жалюзі, балкони) для запобігання перегріву влітку, особливо для вікон великої площі.

Згідно з нормами ДБН В.2.2-15:2019 ‘Житлові будинки. Основні положення’, відсоток площі світлових прорізів у житлових кімнатах повинен забезпечувати достатнє природне освітлення. При плануванні, це потрібно поєднати з теплотехнічними розрахунками, оскільки вікна є потенційними джерелами тепловтрат. Форма будівлі також має величезне значення. Компактні форми (наближені до куба або сфери) мають найменшу площу зовнішніх огороджувальних конструкцій на одиницю об’єму, що мінімізує тепловтрати. Коефіцієнт компактності (відношення площі огороджувальних конструкцій до об’єму будівлі) є одним з ключових показників енергоефективності. Будівлі зі складною геометрією, численними виступами та нішами мають більшу площу тепловтрат, що вимагає додаткових витрат на утеплення або збільшує енергоспоживання.

Наприклад, для будинку об’ємом 500 м³: якщо це куб (8х8х8 м), площа зовнішньої оболонки становитиме 6 * 8² = 384 м². Якщо це ж об’єм реалізовано у витягнутій формі (20х5х5 м), площа становитиме 2*(20*5 + 20*5 + 5*5) = 2*(100+100+25) = 450 м², що на 17% більше, а отже, потенційно на 17% більші тепловтрати за однакового R-значення. Планування з використанням CLT дозволяє легко формувати компактні об’єми завдяки швидкому та точному монтажу панелей, зменшуючи час будівництва та забезпечуючи високу герметичність. Особливо ефективним є мінімізація консольних виступів та складних елементів фасаду, які часто є джерелами термічних мостів. Для об’єктів у Київській області, де є виражений опалювальний період, така стратегія дозволяє суттєво зменшити річне споживання енергії на опалення. Окрім того, грамотне планування є невід’ємною частиною проєктування індивідуальних проєктів.

Інтеграція внутрішнього планування з орієнтацією та формою будівлі дозволяє створити зони з різним температурним режимом, наприклад, розміщувати допоміжні приміщення (гардеробні, комори, технічні кімнати) з північного боку, створюючи буферну зону для житлових приміщень. Це є невід’ємною частиною комплексної стратегії енергозбереження, яка починається з перших ескізів архітектурного проєктування.

Термічні мости (або містки холоду) є однією з головних причин необґрунтованих тепловтрат у будівлях, особливо в умовах Київської області. Це ділянки огороджувальних конструкцій з підвищеною теплопровідністю, через які тепло інтенсивніше виходить назовні. У контексті CLT-будинків, незважаючи на переваги технології, неправильне планування та виконання вузлів перекриттів може призвести до утворення термічних мостів. Особлива увага має бути приділена вузлам з’єднання CLT-панелей перекриттів зі стінами, віконними та дверними отворами, а також місцям проходження інженерних комунікацій.

Критичні ділянки термічних мостів у перекриттях:

• **З’єднання перекриття зі стіною:** Особливо актуально для зовнішніх стін. Хоча CLT має кращі показники, ніж бетон, металеві кріплення або нещільності у стиках можуть створювати мости. Проєктування передбачає застосування герметичних ущільнювачів, пароізоляційних мембран та зовнішнього безперервного шару теплоізоляції, що перекриває стик.
• **Консольні виступи перекриттів:** Балкони, навіси або інші елементи, що виступають за зовнішній контур стіни та є продовженням перекриття, можуть стати потужними термічними мостами. Оптимальним рішенням є теплоізоляційний розрив між зовнішньою консольною частиною та внутрішньою конструкцією перекриття, або використання спеціальних термовставок, які зменшують теплопередачу.
• **Прохідки комунікацій:** Труби вентиляції, водопостачання, кабелі, що проходять через CLT-перекриття, повинні бути індивідуально герметизовані та теплоізольовані на ділянці прохідки, щоб уникнути створення каналів для холоду.

Для кількісної оцінки термічних мостів використовують коефіцієнт лінійної теплопередачі (Ψ-value), що вимірюється у Вт/(м·К). Згідно з ДБН В.2.6-31:2021, значення Ψ-value для критичних вузлів не повинні перевищувати встановлених норм. Наприклад, для кутових з’єднань зовнішніх стін та перекриттів, Ψ-value має бути мінімізовано. Сучасне BIM-проєктування дозволяє візуалізувати та розрахувати вплив термічних мостів на загальну енергоефективність ще на етапі моделювання. Застосування тепловізійної зйомки після будівництва є ефективним методом виявлення фактичних ‘містків холоду’, які могли виникнути через помилки монтажу або неточності планування.

Уникнення термічних мостів у CLT-конструкціях перекриттів вимагає комплексного підходу: від ретельного архітектурного та конструктивного планування до якісного виконання будівельних робіт. Використання детальних вузлів з’єднань, сертифікованих ущільнювачів та дотримання технології монтажу є запорукою досягнення високих показників енергоефективності. Це також включає в себе використання ізоляційних профілів та стрічок у всіх критичних стиках, щоб забезпечити герметичність будівельної оболонки. Такі рішення гарантують, що CLT-будівля буде відповідати високим стандартам енергозбереження, що особливо цінно для експлуатації в Київській області.

Окрім теплотехнічних характеристик, планування перекриттів у CLT-будинках значно впливає на мікроклімат та якість повітря всередині приміщень. Цей аспект є особливо важливим для комфорту та здоров’я мешканців у регіонах, де якість зовнішнього повітря може варіюватися, а вимоги до повітрообміну є суворими, як у Київській області. CLT-панелі, будучи виготовленими з деревини, мають природну здатність ‘дихати’, регулюючи рівень вологості в приміщенні. Ця гігроскопічна властивість деревини допомагає підтримувати стабільний рівень відносної вологості (40-60%), що є оптимальним для здоров’я людини та запобігає розвитку плісняви.

Планування вентиляційних систем у контексті CLT-перекриттів повинно враховувати високу повітронепроникність будівельної оболонки. Оскільки CLT-будинки є дуже герметичними (значення n50 часто менше 1.0 год⁻¹), природна вентиляція є недостатньою. Тому обов’язковим є застосування систем примусової припливно-витяжної вентиляції з рекуперацією тепла (MVHR). Це дозволяє забезпечити необхідний повітрообмін (згідно з ДБН В.2.5-67:2013 ‘Опалення, вентиляція та кондиціонування’) без значних тепловтрат. Рекуператори можуть повертати до 85-90% тепла з відпрацьованого повітря, суттєво зменшуючи енергоспоживання на опалення.

При плануванні прокладок вентиляційних каналів через перекриття, важливо мінімізувати перетин каналів та забезпечити їх ізоляцію для запобігання втратам тепла та конденсації. Великі горизонтальні канали можуть бути інтегровані в ‘порожні’ зони між балками перекриття (якщо це комбінована система) або розташовані у підвісних стелях. Для масивних CLT-панелей, що не передбачають таких порожнин, можливе використання індивідуальних точкових рекуператорів або прокладка каналів у зовнішніх стінах або технічних шахтах, що є частиною загального архітектурного проєкту.

Якість повітря (IAQ – Indoor Air Quality) також залежить від відсутності шкідливих випаровувань від будівельних матеріалів. CLT-панелі виготовляються з натуральної деревини та мінімальної кількості клею, що відповідає високим екологічним стандартам та має низький рівень виділення летких органічних сполук (VOC). Це забезпечує здорове та безпечне внутрішнє середовище, що особливо цінно для дитячих кімнат та спалень. Планування зон, що потребують інтенсивного повітрообміну (кухні, ванні кімнати), повинно передбачати ефективні витяжні системи, що інтегровані в загальну MVHR-систему. Це створює синергетичний ефект, де енергозбереження та висока якість повітря досягаються завдяки комплексному плануванню та використанню відповідних технологій. Зацікавлені в подібних проєктах можуть звернутися до KOLEO для консультацій.

Розглянемо умовний кейс проєктування одноповерхового CLT-будинку площею 150 м² в Обухівському районі Київської області, де ключовим завданням було досягнення високих показників енергоефективності, особливо щодо теплотехніки перекриттів. Архітектурне планування передбачало максимально компактну форму будівлі з орієнтацією основних житлових зон на південь. Для стін використовувалися CLT-панелі товщиною 140 мм з зовнішнім утепленням 200 мм мінеральної вати (λ=0.035 Вт/(м·К)), що дало U=0.14 Вт/(м²·К).

Найбільш інноваційні рішення були застосовані для перекриттів:

• **Перекриття над ґрунтом (перший поверх):** Замість традиційного стрічкового фундаменту та чорнової підлоги, було обрано утеплену шведську плиту (УШП) з інтегрованими трубами теплої підлоги. Верхня частина УШП виконана як CLT-панель товщиною 160 мм, що слугує основою для фінішного покриття. Під панеллю закладено 300 мм екструдованого пінополістиролу (XPS, λ=0.032 Вт/(м·К)) та шар гідроізоляції. Це забезпечило загальне R-значення перекриття на рівні 9.38 м²·К/Вт, що значно перевищує нормативи ДБН (R_min = 4.0 м²·К/Вт для перекриття на ґрунті).
• **Горищне перекриття:** Для нього використано CLT-панелі товщиною 100 мм як несучу основу, поверх якої укладено 400 мм целюлозної вати (λ=0.038 Вт/(м·К)). Зверху перекриття захищено пароізоляційною мембраною з Sd > 150 м та вітрозахисним шаром. Це дозволило досягти R-значення горищного перекриття 10.53 м²·К/Вт, також значно вище ДБН (R_min = 4.95 м²·К/Вт).

Термічні мости були мінімізовані за рахунок використання єдиного зовнішнього теплоізоляційного контуру та уникнення консольних виступів. Усі з’єднання CLT-панелей та прохідки комунікацій були оброблені спеціальними герметиками та пароізоляційними стрічками. Розрахунки у BIM-моделі показали, що лінійні коефіцієнти теплопередачі (Ψ-value) для типових вузлів були нижче 0.05 Вт/(м·К). У будинку передбачено систему припливно-витяжної вентиляції з рекуперацією тепла з ефективністю 88% та контролем вологості. Результати тестового вимірювання повітронепроникності (Blower Door Test) показали значення n50 = 0.45 год⁻¹, що є показником пасивного будинку.

Загальне річне споживання енергії на опалення, згідно з розрахунками, склало близько 15 кВт·год/(м²·рік), що відповідає стандартам пасивного будинку. Цей кейс демонструє, як продумане архітектурно-конструктивне планування з акцентом на CLT-технологію та оптимізацію перекриттів може призвести до створення високоенергоефективного житла, яке забезпечує комфорт та низькі експлуатаційні витрати в умовах Київської області. Компанія KOLEO має досвід реалізації таких проєктів.

Київська область характеризується помірно-континентальним кліматом з відносно холодною зимою та теплим літом. Середня температура січня становить близько -5.5°C, а липня +20°C. Тривалість опалювального періоду зазвичай складає 170-190 днів на рік. Ці кліматичні умови висувають особливі вимоги до архітектурно-конструктивного планування будівель, орієнтованих на енергозбереження, особливо при використанні CLT-технології. Основним завданням є не тільки мінімізація тепловтрат взимку, а й запобігання перегріву влітку, щоб уникнути значних витрат на кондиціонування.

Адаптація планування до регіональних особливостей Київської області включає:

• **Оптимізація теплового захисту:** Згідно з ДБН В.2.6-31:2021, мінімальний приведений опір теплопередачі для зовнішніх стін житлових будинків у першій температурній зоні (Київська область) становить 3.3 м²·К/Вт, для покриттів – 4.95 м²·К/Вт, для перекриттів над неопалюваними підвалами – 4.0 м²·К/Вт. Планування CLT-будинків повинно орієнтуватися на значне перевищення цих мінімальних вимог (на 30-50%), щоб досягти рівня ‘будівлі з майже нульовим споживанням енергії’ (nZEB).
• **Використання теплової інерції CLT:** Масивні CLT-панелі мають високу теплову інерцію, що дозволяє їм акумулювати теплову енергію. Це важливо для згладжування добових температурних коливань. Взимку CLT може накопичувати тепло від сонячної інсоляції або роботи опалювальних приладів, віддаючи його вночі. Влітку, за правильного планування (нічне провітрювання, сонцезахист), внутрішня поверхня CLT-стін та перекриттів залишається прохолодною, зменшуючи потребу в активному охолодженні.
• **Запобігання перегріву:** У літній період сонячна радіація може призвести до значного перегріву приміщень, особливо з великими вікнами, орієнтованими на південь або захід. Планування має передбачати ефективні сонцезахисні елементи: зовнішні жалюзі, маркізи, глибокі навіси або озеленення. Також важливо забезпечити можливість природної перехресної вентиляції через вікна, що відкриваються, для ефективного відведення надлишкового тепла вночі.
• **Герметичність та вентиляція:** Висока повітронепроникність CLT-конструкцій є перевагою, але вимагає обов’язкової інтеграції механічної вентиляції з рекуперацією тепла. Планування такої системи має бути централізованим, з розподілом повітряних каналів таким чином, щоб забезпечити рівномірний повітрообмін у всіх приміщеннях без протягів.

Комплексний підхід до архітектурно-конструктивного планування з урахуванням специфіки клімату Київської області дозволяє максимально використати переваги CLT-технології для створення дійсно енергоефективних та комфортних будівель. Це інвестиція, яка окупиться не тільки економією на енергоносіях, а й підвищеним рівнем життя мешканців.