CC BY
5
АНАЛИЗ УЧЕТА КЛАССА ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТИ ЗДАНИЙ В РАСЧЕТАХ СИСТЕМ ОТОПЛЕНИЯ ПРИ ИХ ПРОЕКТИРОВАНИИ
М.И. Порубин, магистрант О.Б. Сенникова, канд. техн. наук, доцент Московский политехнический университет (Россия, г. Москва)
DOI:10.24412/2500-1000-2022-12-4-64-67
Аннотация. В данной работе авторами проведён анализ методов расчета систем отопления жилых зданий с точки зрения учета наибольшего количества показателей класса энергоэффективности. На основании данного исследования выявлено, что наиболее точным является метод расчета систем отопления с учетом факторов. Данный расчет позволяет определять возможный прирост энергоэффективности здания в тепловом эквиваленте, что делает данную работу актуальной и несет научную новизну исследования.
Ключевые слова: энергетика, класс энергоэффективности, система отопления, энергоресурсосбережение.
Одним из главных потребителей тепловой энергии в наше время является человек и его среда обитания, а именно все общественные и жилые здания. По данным Росстата на обеспечение комфортных условий жизни в жилых зданиях приходится 41% конечного потребления тепловой энергии из централизованных систем, что является второй по величине сферой потребления теплоэнергетических ресурсов после промышленных предприятий, на которые приходится порядка 47%.
Исходя из имеющихся данных, можно сделать вывод, что применение современных энергосберегающих технологий в области распределения и потребления тепловой энергии, приведет к существенной экономии природного ископаемого топлива и природного газа на уровне 15% от используемого на данный момент объема.
У каждого здания есть свой класс энергоэффективности. Данный показатель отражает, насколько эффективно здание расходует (будет расходовать) тепловую и электрическую энергию в процессе эксплуатации относительно нормируемого значения (средний показатель расхода энергии зданием в заданном регионе при аналогичных условиях).
Повышение класса энергоэффективности а, следовательно, и энергоресурсосбережения, достигается за счет использова-
ния в совокупности новых строительных материалов с повышенными характеристиками и более экономичного, с точки зрения потребления энергоресурсов, оборудования с классом энергоэффективности от А и выше и имеющего КПД (для тепло-использующего оборудования) от 90% и выше.
Кроме того, для энерго- и ресурсосбережения важную роль играет использование теплоизоляционных материалов с более высокой плотностью (относительно стандартных) и более низким коэффициентом теплопроводности. Например, если при строительстве многоквартирных домов в качестве утеплителя применять современные материалы с усиленными теплоизоляционными показателями и наименьшими значениями теплопроводности (экструдированный пенополистирол, пенополиизоцианурат и пр.), то можно достигнуть существенной экономии тепловой энергии. Это также положительно скажется на финансовой составляющей строительства даже на краткосрочную перспективу.
Чтобы иметь понимание о том, каким образом можно снизить потребление тепловой энергии на отопление жилого многоквартирного дома, в первую очередь осуществляют расчет системы отопление здания. Для проведения расчета необхо-
дим определенный набор исходных данных, а именно:
- местонахождение здания, климатические характеристики местности и расчетные параметры наружного воздуха;
- план типового этажа здания и его этажность, высота этажа и подвала, толщина междуэтажных перекрытий, характеристика системы отопления и вариант разводки магистральных трубопроводов, величина располагаемого давления на входе в систему отопления и ориентация главного фасада здания;
- конструкция наружных ограждений;
- характеристики строительных материалов наружных стен, перекрытий и теплоизоляционных слоев наружных ограждений, а также иных слоев ограждений.
При проектировании существует три варианта расчетов систем отопления, которые используются на данный момент. Каждый из них имеет свои достоинства и недостатки, и может быть применен на разных этапах проектирования многоквартирного дома.
Первый из них, «Расчет по площади», включает в себя несколько этапов:
1. Определение внутренней площади постройки в квадратных метрах по плану проекта (или возведенного) здания.
2. Полученная цифра умножается на 100-150. Именно столько ватт от общей мощности отопительной системы нужно на каждый квадратный метр жилья (цифра варьируется в зависимости от региона постройки).
3. Результат умножается на соответствующий коэффициент запаса (1,2-1,25). Это необходимо для создания запаса мощности, чтобы отопительная система была способна поддерживать комфортную температуру даже в случае непредвиденных морозов. Полученное значение - необходимая мощность систем отопления в ваттах.
Данный способ является самым быстрым и простым, но обладает рядом недо-
статков и упущений, а именно, отсутствие в расчетах поправки относительно региона и его климатических особенностей, пренебрежением коэффициента инфильтрации воздуха через наружные ограждения и их теплоизоляционных свойств, поэтому редко используется на заключительных этапах проектирования системы отопления.
Второй вариант расчета, «Расчет по объему здания», является более точным и содержит в себе следующие этапы:
1. Определение объема здания по его габаритным размерам (ширина, глубина, высота) за исключением высоты технических этажей (цокольный этаж и мансарда) и толщины несущих (наружных) стен здания.
2. Подсчет количества окон и дверей, выходящих на улицу.
3. Определение регионального коэффициента (табл. 1), учитывающего местность, в которой планируется возводить (или уже расположен) дом и климатические характеристики.
4. Определенное в первой операции значение объема здания умножается на 60.
5. Результат вычисления предыдущего шага множится на региональный коэффициент.
6. Число окон в доме умножается на 100, число дверей, выходящих наружу - на 200. Результаты суммируются.
7. Цифры, полученные по итогам пятого и шестого шагов, суммируются. Полученное значение и есть мощность отопительной системы, необходимая для поддержания оптимальной температуры в здании при конкретных условиях.
Данный метод, хоть и является более точным чем предыдущий, но имеет существенные недостатки - отсутствие учета теплоизоляционных свойств ограждающих конструкций и пренебрежение необходимых температур для поддержания в помещениях исходя из их назначения. Из-за этого никогда не используется в качестве основного.
Таблица 1. Значения региональных коэффициентов для расчета мощности отопления по объему___
Тип зимы Значение коэффициента Регионы, для которых данный коэффициент применим
Теплая зима. Холода отсутствуют или очень слабые От 0,7 до 0,9 Краснодарский край, побережье Черного моря
Умеренная зима 1,2 Средняя полоса России, Северо-Запад
Суровая зима с достаточно сильными холодами 1,5 Сибирь
Экстремально холодная зима 2,0 Чукотка, Якутия, регионы Крайнего Севера
Третий вариант расчета определен СП 7.13130.2020 «Отопление, вентиляция и кондиционирование». При его применении учитываются:
1) потери теплоты всеми помещениями здания;
2) температура, необходимая для каждого помещения исходя из его назначения;
3) направление фасадов здания относительно сторон света;
4) сопротивление теплопередаче отдельных слоев ограждения (рис. 1), при расчете которого, также учитывается и коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающих конструкций.
Рисунок. Пример конструкция наружной стены здания: 1 - внутренняя штукатурка; 2 -основной конструктивный слой; 3 - теплоизоляционный слой; 4 - облицовочный кирпич.
Получив конечную цифру, выражающую необходимое количество тепла на отопление здания, можно рассматривать потенциал энерго- и ресурсосбережения за счет применения ряда улучшений системы теплоснабжения:
- применение различных видов теплоизоляции для труб в местах с пониженной температурой для предотвращения утечек тепла (цокольный этаж, мансарда, коридоры и лестничные клетки);
- использование в качестве отопительных приборов радиаторов с повышенными
значениями теплоотдачи (зачастую алюминиевые или биметаллические);
- установка термостатических клапанов (термоголовок) на радиаторы отопления с возможностью более точного регулирования температуры в помещениях.
Выводы
1. Таким образом, наиболее точным является метод расчета системы отопления, регламентируемый СП 7.13130.2020, в связи с учетом большинства факторов, влияющих на класс энергоэффективности строительного объекта.
2. Данный метод отлично подходит для 3. Метод, регламентируемый
сравнения необходимого изначального и СП 7.13130.2020, позволяет определять конечного количества тепла на отопление возможный прирост энергоэффективности здания после использования современных здания в тепловом эквиваленте, при внесе-строительных материалов, учитывая их нии в расчеты новых поправочных коэф-улучшенные характеристики. фициентов.
Библиографический список
1. СП 60.13330.2020. Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха.
2. Справочник проектировщика. Проектирование тепловых сетей // Под ред. А.А. Николаева. - М.: Высшая школа, 2003.
3. Бакрунова Т.С. Системы теплоснабжения (часть 1): учеб. Пособие. - Самара: Самар. гос. техн. ун-т, 2011. - 25 с.
4. Яковлев Б.В. Повышение эффективности систем теплофикации и теплоснабжения. -М.: Новости теплоснабжения, 2012. - 168 с.
5. Магадеев, В.Ш. Источники и системы теплоснабжения. - М.: Энергия, 2013. - 272 с.
6. Алиев Т.И. Основы проектирования систем. - СПб: Университет ИТМО, 2015. -120 с.
THE ACCOUNTING ANALYSIS OF THE ENERGY EFFICIENCY CLASS OF BUILDINGS IN THE CALCULATIONS OF THE HEATING SYSTEM
IN THE DESIGN
M.I. Porubin, Graduate Student
O.B. Sennikova, Candidate of Technical Sciences, Assistant Professor Moscow Polytechnic University (Russia, Moscow)
Abstract. In this paper, the authors analyzed the methods for calculating heating systems for residential buildings in terms of taking into account the largest number of indicators of the energy efficiency class. Based on this study, it was revealed that the most accurate method is the calculation of heating systems, taking into account factors. This calculation allows you to determine the possible increase in the energy efficiency of the building in thermal equivalent, which makes this work relevant and carries the scientific novelty of the study.
Keywords: energetics, energy efficiency class, heating system, energy and resource saving.
