CC BY
219
УЕБТЫНС
мвви
БЕЗОПАСНОСТЬ СТРОИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ. ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ.
ГЕОЭКОЛОГИЯ
УДК 699.86
В.М. Белов, А.О. Мирам
ФГБОУВПО «МГСУ»
ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ ИНЖЕНЕРНЫХ СИСТЕМ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ
Определена роль использования энергоэффективных инженерных систем, позволяющих экономить энергоресурсы и обеспечить комфортные условия в помещениях. При использовании приточно-вытяжных систем вентиляции с утилизацией теплоты удаляемого воздуха уменьшается расход тепловых ресурсов. Использование систем холодоснабжения с утилизацией отводимой теплоты позволяет уменьшить расход тепловых ресурсов на нужды горячего водоснабжения или др. Выбор рациональной системы отопления позволяет обеспечить комфортные условия для человека и экономить тепловые ресурсы за счет уменьшения температуры воздуха внутри отапливаемых помещений.
Ключевые слова: отопление, вентиляция, холодоснабжение, кондиционирование, ограждающие строительные конструкции.
Одной из самых важных и актуальных проблем, возникающих при строительстве, является обеспечение в помещениях оптимальных для человека параметров среды, так как известно, что здоровье, работоспособность и самочувствие человека в значительной степени зависят от качества среды, в которой он находится.
Наступило время, когда здания должны отвечать комфортным условиям с высоким качеством внутренней среды и высокоэффективным использованием энергоресурсов.
Под комфортным микроклиматом следует понимать такие микроклиматические условия, при которых человек отдает в окружающую среду вырабатываемое в организме тепло при минимальном напряжении системы терморегуляции, благодаря чему обеспечивается его оптимальное тепловое состояние по ГОСТ 30494—96. Это состояние субъективно оценивается как приятное, комфортное. Объективно оно характеризуется постоянной температурой тела, а также высоким уровнем физической и умственной работоспособности.
В настоящий момент все более остро ставится задача получения указанных условий с минимальным потреблением энергоресурсов, поэтому необходимо вопросы инженерного обеспечения здания решать на начальной стадии с момента архитектурного проектирования. Решение этих задач зависит от следующего:
выбора рационального места расположения и конфигурации здания; теплофизических свойств ограждающих конструкций (режим эксплуатации помещения и др.);
© Белов В.М., Мирам А.О., 2012
137
ВЕСТНИК ~
2/2013
выбора схемы и оборудования для обеспечения комфортных условий внутри помещений с максимально эффективным использованием энергоресурсов.
В каждом отдельном случае схему необходимо рассматривать индивидуально.
В настоящий момент предлагаем рассмотреть оборудование с максимально эффективным использованием энергоресурсов[1].
При выборе приточно-вытяжных установок для систем вентиляции с утилизацией теплоты или холода вытяжного воздуха использовать различные типы устройств: пластинчатый рекуператор, роторный регенератор, трубчатый рекуператор (тепловая труба), рекуператорные теплообменники с промежуточным теплоносителем, в качестве которого используется незамерзающая жидкость. Выбор зависит от требований и параметров приточного и вытяжного воздуха, конструктивных особенностей монтажа установки. Коэффициент полезного действия утилизатора вытяжного воздуха зависит от исходных параметров (температуры приточного и вытяжного воздуха, относительной влажности и соотношений расходов). Средний КПД вышеперечисленных устройств составляет ~60 %. Вышеперечисленные установки наиболее эффективны при утилизации тепла вытяжного воздуха в зимний период и позволяют значительно экономить энергоресурсы.
Для поддержания комфортных условий в летний период требуется охлаждение внутренней среды. По экологическим соображениям в качестве хладо-носителя безопаснее использовать охлажденную воду, для приготовления которой необходимо использовать холодильную машину. Использование холодильной машины с водяным охлаждением конденсатора позволяет в дальнейшем утилизировать тепло для нужд горячего водоснабжения.
Для охлаждения температуры внутри помещений используются фанкой-лы-доводчики, которые в зимний период при соответствующем расчете могут применяться как отопительные приборы. Для снижения потерь энергоресурсов через открывающиеся проемы устанавливаются тепловые завесы.
Для отопления административных, общественных и производственных помещений можно предложить широкий спектр оборудования, позволяющего на больших площадях с большим объемом поддерживать в зимний период экономически обоснованно пониженную общую температуру, при этом на отдельных местах будет обеспечена нормальная температура для работы обслуживающего персонала или технологического процесса.
Обогрев отдельных зон осуществляется тепловыми вентиляторами, нагревателями длинноволнового излучения, входные проемы защищаются тепловыми завесами. Это наиболее разумное отопление больших павильонов и отдельных рабочих мест в них.
Тепловой комфорт оказывает заметное влияние на производительность труда. Установлено, что число несчастных случаев увеличивается при отклонении температуры от оптимальной на 3.. .5 °С.
Как видно на рисунке по данным теплофизических и физиолого-гигиени-ческих исследований микроклимата помещений, наиболее оптимальная температура внутри помещения, воспринимаемая людьми как комфортная, не постоянна в течение года, а меняется в зависимости от наружной температуры и
138
КБИ 1997-0935. Vestnik MGSU. 2013. № 2
VESTNIK
MGSU
зависит от того, какую температуру воспринимает организм человека: радиационную (температуру поверхности ограждающих конструкций и предметов) или внутреннего воздуха [2].
/ °г
[пом> ^_
24 "*" Температура внутреннего воздуха
22 ^^
У
Радиационная —_ температура поверхности
18
-10 -20 -30 -40 гш, °Г
Поэтому наиболее комфортным и энергосберегающим будет отопление с отопительными панелями, находящимися в ограждающих строительных конструкциях, обеспечивающими радиационную температуру в помещении [3]. Дополнительно указанная система при использовании водяной системы отопления с отопительными приборами внутри ограждающих конструкций позволяет в летний период года уменьшить теплопоступления в помещения от солнечной радиации, что тоже улучшает комфортное состояние в летний период, а тепло, воспринимаемое водой от солнечной радиации, целесообразно использовать на нужды горячего водоснабжения. Указанная система при использовании в теплый период позволит снимать теплопоступления от солнечной радиации, если в систему подавать охлажденную воду от холодильных машин (чилеров). Однако в зависимости от назначения здания и помещения и режима эксплуатации необходимо рассматривать, какую систему отопления целесообразнее применять: в некоторых случаях возможно целесообразнее, использовать зональные системы отопления, а в другом случае — воздушное отопление [4]. Аналогично необходимо руководствоваться требованиями и при выборе систем вентиляции и кондиционирования зданий и помещений. Для некоторых помещений, возможно, целесообразно использовать совмещенную систему вентиляции с воздушным отоплением и полной или частичной рециркуляцией.
При проектировании системы холодоснабжения здания, выбирая холодильную машину (чиллер), необходимо также руководствоваться рядом условий эксплуатации и размещения и по возможности использовать агрегаты, позволяющие утилизировать энергоресурсы.
Решением по выбору систем отопления, вентиляции и холодоснабжения необходимо задаваться на начальной стадии проектирования в зависимости от назначения здания и других факторов, влияющих на рациональный выбор инженерных систем.
ВЕСТНИК ~
2/2013
Библиографический список
1. Рыжкова Д.С. Инновации в теплоснабжении: преимущества панельно-лучи-стого отопления // Молодежь и наука : VIII Всероссийская научно-техническая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых, посвященная 155-летию со дня рождения К.Э. Циолковского : сб. науч. тр. Сибирского федерального университета. Красноярск, 2012.
2. Безопасность жизнедеятельности / С.В. Белов, А.В. Ильницкая, А.Ф. Козьяков и др. М. : Высш. шк., 2007. 615 с.
3. Тимофеева Е.И., Федорович Г.В. Экологический мониторинг параметров микроклимата. М. : НТМ-Защита, 2005. 193 с.
4. Малявина Е.Г. Теплопотери здания. М. : АВОК-ПРЕСС, 2007. 265 с.
Поступила в редакцию в октябре 2012 г.
Об авторах: Белов Виталий Михайлович — кандидат технических наук, доцент кафедры теплотехники и теплогазоснабжения, ФГБОУ ВПО «Московский государственный строительный университет» (ФГБОУ ВПО «МГСУ»), 129337, г. Москва, Ярославское шоссе, д. 26, 8(499)183-26-92, vit.belov@mail.ru, ttgs@mgsu.ru;
Мирам Андрей Олегович — кандидат технических наук, профессор кафедры теплотехники и теплогазоснабжения, ФГБОУ ВПО «Московский государственный строительный университет» (ФГБОУ ВПО «МГСУ»), 129337, г. Москва, Ярославское шоссе, д. 26, 8(499)183-26-92, ttgs@mgsu.ru.
Для цитирования: Белов В.М., Мирам А.О. Энергосберегающие технологии инженерных систем зданий и сооружений // Вестник МГСУ. 2013. № 2. С. 137—141.
V.M. Belov, A.O. Miram
ENERGY SAVING TECHNOLOGIES OF ENGINEERING SYSTEMS OF BUILDINGS
AND STRUCTURES
The objective of the research performed by the authors is to identify the role of energy efficient engineering systems and to assure the energy saving and comfortable indoor environment. The choice of supply-exhaust ventilation systems versus cold supply systems with heat recovery are also considered in the article.
The authors argue that the most comfortable and efficient heating system is the one composed of heating panels incorporated into enclosing structures of buildings to ensure the radiant temperature on the premises. This system used as a supplementary heating system backing the hot water heating system that has heating panels integrated into enclosing structures makes it possible to limit the solar heat supply into the premises in summer to improve the indoor environment, whereas any heat perceived by the water from the solar radiation may be expediently used for hot water supply purposes. In the summertime, the proposed system may reduce the solar heat supply, if chilled water is supplied into the system by chillers.
Besides, the authors remind the audience that the choice of heating, ventilation and cooling systems needs to be made at the initial design stage depending on the purpose of the building and other factors affecting the rational choice of engineering systems. In some cases, zone heating systems or hot air systems are expedient.
Key words: heating, ventilation, cold supply, air conditioning, enclosing structure.
References
1. Ryzhkova D.S. Innovatsii v teplosnabzhenii: preimushchestva panel'no-luchisto-go otopleniya [Innovations in Heat Supply: Benefits of Panel-radiant Heating]. Molodezh' i nauka : VIII Vserossiyskaya nauchno-tekhnicheskaya konferentsiya studentov, aspirantov
140
ISSN 1997-0935. Vestnik MGSU. 2013. № 2
VESTNIK
MGSU
i molodykh uchenykh, posvyashchennaya 155-letiyu so dnya rozhdeniya K.E. Tsiolkovsko-go : sbornik nauchnykh trudov Sibirskogo federal'nogo universiteta [Youth and Science]. The 8th All-Russian Scientific and Technical Conference of Students, Postgraduates and Young Scientists Dedicated to the 155th Anniversary of K.E. Tsiolkovskiy. Collected works of Siberian Federal University. Krasnoyarsk, 2012.
2. Belov S.V., Ilnitskaya A.V., Koziakov A.F., Devisilov V.A., Morozova, L.L., Pavlikhin G.P., Pereezdchikov I.V., Sivkov V.P., Smirnov S.G. Bezopasnost' zhiznedeyatel'nosti [Life Safety]. Moscow, Vysshaya Shkola Publ., 2007, 615 p.
3. Timofeeva E.I., Fedorovich G.V. Ekologicheskiy monitoring parametrov mikroklimata [Ecological Monitoring of the Microclimate Parameters]. Moscow, NTM-Zashchita Publ., 2005, 193 p.
4. Malyavina E.G. Teplopoteri zdaniya [Heat Losses of Buildings]. Moscow, ABOK-PRESS Publ., 2007, 265 p.
About the authors: Belov Vitaliy Mikhaylovich — Candidate of Technical Sciences, Professor, Department of Heat Engineering and Heat and Gas Supply, Moscow State University of Civil Engineering (MGSU), 26 Yaroslavskoe shosse, Moscow, 129337, Russian Federation; ttgs@mgsu.ru; vit.belov@mail.ru; +7 (499) 183-26-92;
Miram Andrey Olegovich — Candidate of Technical Sciences, Professor, Department of Heat Engineering and Heat and Gas Supply, Moscow State University of Civil Engineering (MGSU), 26 Yaroslavskoe shosse, Moscow, 129337, Russian Federation; ttgs@mgsu.ru; +7 (499) 183-26-92.
For citation: Belov V.M., Miram A.O. Energosberegayushchie tekhnologii inzhenernykh sistem zdaniy i sooruzheniy [Energy Saving Technologies of Engineering Systems of Buildings and Structures]. Vestnik MGSU [Proceedings of Moscow State University of Civil Engineering]. 2013, no. 2, pp. 137—141.
