CC BY
33Доклады VI Академических чтений «Актуальные вопросы строительной физики»
ц м .1
Научно-технический и производственный журнал
УДК 697.24:697.9
М.В. БОДРОВ, д-р техн. наук (tes84@inbox.ru), В.Ю. КУЗИН, инженер, М.С. МОРОЗОВ, инженер
Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет (603950, г. Нижний Новгород, ул. Ильинская, 65)
Повышение энергетической эффективности систем обеспечения параметров микроклимата многоквартирных жилых домов*
Рассмотрен вопрос выбора конкретных энергосберегающих, мероприятий, имеющих наибольший эффективный потенциал при проектировании пассивных (тепловой контур) и активных (отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха) систем обеспечения параметров микроклимата многоквартирных жилых домов малой этажности. Приведены рекомендации по снижению энергопотребления многоквартирных жилых домов малой этажности за счет оптимизации технологических решений на стадии их проектирования. Определен потенциал экономии энергетических ресурсов при внедрении типовых энергосберегающих мероприятий для эталонного энергетически неэффективного многоквартирного жилого дома на примере одно-, двух- и трех-секционных 5-этажных многоквартирных жилых домов. Сделан общий вывод о невозможности реализации оптимальных экономически целесообразных, инженерных решений в условиях индивидуального проектирования каждого объекта жилищного строительства и о возрождении типового проектирования многоквартирных жилых домов как необходимого условия повышения энергетической эффективности многоквартирных жилых домов малой этажности в целом и каждого его объекта в частности.
Ключевые слова: энергосбережение, микроклимат, отопление, вентиляция, воздухообмен, многоквартирные жилые дома малой этажности.
M.V. BODROV, Doctor of Sciences (Engineering), V.Yu. KUZIN, Engineer, M.S. MOROZOV, Engineer Nizhni Novgorod State University ofArchitecture and Civil Engineering (65, Ilyinskaya Street, Nizhny Novgorod, 603950, Russian Federation)
Improving the Energy Efficiency of Assurance System of Microclimate Parameters in Blocks of Flats*
The issue of selecting specific energy saving measures, which possess the most efficient potential when designing passive (heat contour) and active (heating, ventilation and air conditioning) systems assuring the microclimate parameters in low-rise multifamily residential houses, is considered. Recommendations on reducing the power consumption in low-rise multi-flat residential houses due to the optimization of technological decisions at the stage of their designing are presented. The potential of energy resources economy in the course of introducing standard energy saving measures on the example of one-, two-, and three-section five-storey blocks of flats has been determined. The general conclusion on impossibility to realize optimal economically feasible engineering solutions under conditions of individual design of each object of housing construction and revival of standard design of blocks of flats as a necessary condition for improving the energy efficiency of low-rise blocks of flats in general, and each its object in particular is made.
Keywords: energy saving, microclimate, heating, ventilation, air exchange, low-rise blocks of flats.
Современная нормативная база предъявляет повышенные требования к энергетической эффективности пассивных (тепловой контур) и активных (системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха) систем обеспечения параметров микроклимата (СОМ) многоквартирных жилых домов (МЖД), а также жестко регламентирует поддерживаемые ими санитарно-гигиенические параметры жилых помещений. Вопросы нормирования параметров микроклимата достаточно широко изучены и рассмотрены в современных научных публикациях [1-5].
Применяемые мероприятия по повышению энергетической эффективности СОМ МЖД, например повышение приведенного сопротивления теплопередаче путем утепления наружных ограждений, утилизация теплоты вытяжного
воздуха и др., имеют различные сроки окупаемости и капитальные затраты на их реализацию.
Отмечается, что МЖД с одинаковой этажностью, размерами в плане и полезной площадью значительно отличаются потреблением энергоресурсов на нужды отопления и вентиляции ввиду возможных отличий в сочетаниях компоновок отдельных помещений, а также технических решений в технологии кухонь и устройства санузлов, что особенно характерно для МЖД малой этажности (2-5 этажей), где находят широкое применение поквартирное отопление с индивидуальными котлами и газовой плитой. В таблице приведены результаты расчетов увеличения необходимого количества теплоты на нагрев вентиляционного воздуха Отр, Вт, по сравнению с минимально возможной вентиляционной нагрузкой Отп, Вт, при различных сочетаниях ку-
* Статья подготовлена в рамках выполнения НИР «Разработка и научное обоснование теплофизических закономерностей переноса теплоты и влаги в неотапливаемых производственных сельскохозяйственных зданиях» (код проекта 3008) с финансированием из средств Минобрнауки России в рамках базовой части государственного задания на научные исследования.
* The article was prepared within the framework of NIR «Development and scientific justification for thermo-physical regularities of heat and moisture transfer in unheated production agricultural buildings»(project code 3008) with funding from the Ministry of education and science of the Russian Federation, in frames of the basic part of the state task for research.
4в| 6 2015
ЖИЛИЩНОЕ
Научно-технический и производственный журнал
Л
Reports of the VI Academic reading "Actual issues of building physics"
N, % 20
16
12
0
5
\,4_ 2
Г 3
/
/
1
2
3
Число секций МЖД
Показатель Ы, %, при введении энергосберегающих мероприятий в 5-этажном МЖД относительно неутепленного (эталонного) здания: 1, 2, 3 — утепление наружных стен, покрытия кровли, покрытия пола согласно СНиП23-02—2003 (по ГСОП) соответственно; 4 — установка окон с улучшенными теплозащитными свойствами согласно СНиП 23-02—2003 (по ГСОП); 5 — тепло-утилизация вытяжного воздуха рекуперативными системами вентиляции с промежуточным теплоносителем; 6 — установка четырехслойного остекления в ПВХпереплетах; 7 — оптимизация воздухообмена за счет отказа от газовых плит и устройства совмещенного санузла
хонного оборудования, компоновки санузлов и жилых комнат для следующих исходных данных: месторасположение МЖД - Нижний Новгород; высота потолка жилых помещений к = 2,7 м; расчетный воздухообмен Х1р, м3/ч, квартиры общей площадью Тк = 51 м2 принят в соответствии с требованиями СП 54.13330.2011.
Анализ таблицы показывает, что на стадии проектирования при выполнении действующих нормативных требований путем грамотного рационального подхода к компоновке помещений МЖД и выбора основных технологических решений возможно достижение снижения вентиляционной нагрузки в тепловом балансе МЖД практически в два раза. Отказ от газификации МЖД малой этажности позволяет снизить капитальные затраты на наружные и внутренние сети газоснабжения до нуля, а также уменьшить металлоемкость внутренних сетей отопления и индивидуальных тепловых пунктов.
Предлагаемый принципиальный подход к энергосбережению в МЖД малой этажности основан на реалиях современной рыночной экономики РФ, в условиях которой застройщикам невыгодно внедрять энергосберегающие ме-
роприятия, повышающие себестоимость квадратного метра жилья, так как срок окупаемости внедрения энергосберегающих мероприятий в момент продажи квартиры в новом МЖД является слабым стимулирующим фактором.
Выбор энергосберегающего мероприятия должен производиться на основе первоначальной цели энергосбережения - выход на нулевое энергопотребление (автономность) или энергосбережение с целью снижения капитальной стоимости (рациональность). По мнению авторов, только рациональный подход к энергосбережению жизнеспособен в современных условиях, так как исполнение нормативно закрепленных, экономически необоснованных повышенных требований к энергетической эффективности жилых зданий ложится на бюджеты собственников, доля коммунальных платежей в которых повысилась с 1985-го по 2015 г. с 2,7% до 10,9% [6-8].
Оценку потенциала энергосбережения различных частных энергосберегающих мероприятий СОМ МЖД удобно производить при сравнении с их эталонным сочетанием, которое является наименее энергоэффективным, но способным поддерживать допустимые параметры микроклимата с нормируемой для данных систем обеспеченностью. В качестве эталонного сочетания были приняты следующие системы: пассивные СОМ - наружные ограждения (тепловой контур), рассчитанные на минимальное сопротивление теплопередаче Я м2оС/Вт, с точки зрения соблюдения санитарно-гигиенических требований, а именно разности Дгн, оС, между температурой внутреннего воздуха оС, и внутренней поверхности наружного ограждения тв, оС; активные СОМ - система естественной приточно-вытяжной вентиляции без утилизации теплоты уходящего воздуха, система отопления без регулирующих теплоотдачу нагревательных приборов термостатических радиаторных клапанов.
Авторами предложен показатель, характеризующий действительную экономию энергетических ресурсов: процент снижения суммы удельной теплозащитной и вентиляционной характеристики здания:
к° - к1
ЛТ = ттг--т^-100,%, (1)
Ir°
^vwx
+ к1 ' ^ об
где к{ - удельная теплозащитная характеристика (или удельная вентиляционная характеристика) элемента ограждающей конструкции эталонного сочетания СОМ МЖД, Вт/(м3 оС); к] - удельная теплозащитная характеристика элемента
8
4
Варианты сочетаний LTp, м3/ч Qmin, Вт е„, Вт QnJ Оэт
Оборудование кухни площадью FKyx = 17 м2
Электроплита 60 1137 1
Газовая плита 100 1895 1,67
Теплогенератор и газовая плита 140,5 2663 2,35
Компоновка санузла
Совмещенный санузел 25 474 1
Ванная комната и туалет 50 948 2
Компоновка жилых помещений
Две жилые комнаты (заселенность - 1 человек на 1 комнату) площадью ТКом = 21 м2 каждая, кухня с электроплитой, = 15 м2 120 2274 1
Две жилые комнаты (заселенность - 1 человек на 1 комнату) площадью Тком = 20 м2 каждая, кухня с электроплитой, = 17 м2 180 3411 1,5
62015
49
Доклады VI Академических чтений «Актуальные вопросы строительной физики»
ц м .1
Научно-технический и производственный журнал
ограждающей конструкции (или удельная вентиляционная характеристика) после введения конкретного энергосберегающего мероприятия, Вт/(мз оС); - удельная теплозащитная характеристика здания в целом [1, 2] при эталонном сочетании СОМ МЖД, Вт/(м3-°С); - удельная вентиляционная характеристика здания в целом [1, 2] при эталонном сочетании СОМ МЖД, Вт/(м3-оС).
Результаты расчета показателя N %, для одно-, двух-и трех-секционных 5-этажных МЖД на предмет применения основных типовых энергосберегающих мероприятий, принципиально влияющих на тепловой баланс помещений МЖД, приведены на рисунке, анализ которого показывает, что максимальный потенциал энергосбережения достигается за счет утилизации теплоты вытяжного воздуха [9].
Утепление наружных стен в МЖД малой этажности не является мероприятием с наивысшим энергосберегающим потенциалом и при обосновании может быть заменено на установку заполнений оконных проемов со значениями приведенного сопротивления теплопередаче, близкими к Я ^ = 0,8 м2оС/Вт. Утепление покрытия пола и кровли до значений, нормируемых СНиП 23-02-2003 по ГСОП, дает
Список литературы
1. Гагарин В.Г., Козлов В.О. О комплексном показателе тепловой защиты оболочки здания // АВОК: Вентиляция, отопление, кондиционирование воздуха, теплоснабжение и строительная теплофизика. 2010. № 4. С. 52-61.
2. Гагарин В.Г., Козлов В.О. Нормирование теплозащиты и расхода энергии на отопление и вентиляцию в проекте актуализированной редакции СНиП «Тепловая защита зданий» // Вестник Центрального регионального отделения РААСН. Тамбов - Воронеж. Вып. 11. 2012. С. 279-286.
3. Гагарин В.Г., Козлов В.О. Требования к теплозащите и энергетической эффективности в проекте актуализированного СНиП «Тепловая защита зданий» // Жилищное строительство. 2011. № 8. С. 2-6.
4. Фангер П.-О. Качество внутреннего воздуха в зданиях, построенных в холодном климате, и его влияние на здоровье, обучение и производительность труда людей // АВОК: Вентиляция, отопление, кондиционирование воздуха, теплоснабжение и строительная теплофизика. 2006. № 2. С. 12-19.
5. Табунщиков Ю.А., Малявина Е.Г., Дионов С.Н., Механическая вентиляция - путь к комфорту и энергосбережению // Энергосбережение. 2000. № 3. С. 5-9.
6. Россия-2014: Стат. справочник / Р76 Росстат. М.: 2014. 62 с.
7. Сборник статистических материалов 1985 г. / Финансы и статистика. М., 1986. 286 с.
8. Народное хозяйство СССР. Стат. ежегодник / Финансы и статистика. М., 1986. 655 с.
9. Кузин В.Ю. Теплофизическое обоснование применения энергосберегающих систем механической вентиляции для обеспечения нормируемого воздухообмена жилых помещений // Теоретические основы теплогазоснабже-ния и вентиляции: Сб. докладов V Межд. научно-техн. конференции. М.: МГСУ, 2013. С. 175-180.
5о| -
экономию меньшую, чем мероприятия по оптимизации воздухообмена за счет отказа от газификации МЖД и устройства совмещенных санузлов.
В заключение отметим, что в современных реалиях рыночной экономики при разнообразии различных строительных материалов, широком диапазоне природно-климатических условий РФ, различной себестоимости энергетических ресурсов в регионах страны, большом количестве нормативных (обязательных к применению) частных некомплексных требований к энергосбережению, отсутствии научнообоснованных апробированных практикой строительства и эксплуатации единых методических рекомендаций, делают труднореализуемым решение задачи по созданию действительно энергетически эффективных МЖД. Оптимальным, по мнению авторов, является возвращение к типовому проектированию СОМ на объектах жилищного муниципального строительства МЖД малой этажности (особенно с привлечением бюджетных средств), способное снизить издержки на проектные работы и повысить общую культуру проведения строительно-монтажных работ.
References
1. Gagarin V.G., Kozlov V.V. About the complex index of thermal protection of the building envelope. AVOK: Ventiljacija, otoplenie, kondicionirovanie vozduha, teplosnabzhenie i stroitel'naja teplofizika. 2010. No. 4, pp. 52-61. (In Russian).
2. Gagarin V.G., Kozlov V.V. Normalization of thermal insulation and energy consumption for heating and ventilation in the draft version of the updated SNiP «Thermal Protection of Buildings». Vestnik Central'nogo regional'nogo otdelenija RAASN. Tambov-Voronezh. 2012. No. 11, pp. 279-286. (In Russian).
3. Gagarin V.G., Kozlov V.V. Requirements for Thermal Protection and Energy Efficiency in the Draft of the Updated SNiP «Thermal Protection of Buildings». Zhilishchnoe Stroitel'stvo [Housing Construction]. 2011. No. 8, pp. 2-6. (In Russian).
4. Fanger P.-O. Indoor air quality in buildings constructed in cold climates, and its impact on health, education and productivity of people. AVOK: Ventiljacija, otoplenie, kondicionirovanie vozduha, teplosnabzhenie i stroitel'naja teplofizika. 2006. No. 2, pp. 12-19. (In Russian).
5. Tabunschikov Y.A., Malyavina E.G., Dionov S.N. Mechanical ventilation - a way to comfort and energy saving. Energosberezhenie. 2000. No. 3, pp. 5-9. (In Russian).
6. Rossija-2014: Stat. Spravochnik [Rossiya-2014: Stat. Directory]. Moscow: Rosstat. 2014. 62 p.
7. Sbornik statisticheskih materialov 1985 g. [The collection of statistical 1985]. Moscow: Finansy i statistika. 1986. 286 p.
8. Narodnoe hozjajstvo SSSR. Stat. ezhegodnik [The national economy of the USSR. Stat. Yearbook]. Moscow: Finansy i statistika. 1986. 655 p.
9. Kuzin V.Y. Thermophysical rationale for the use of energy-efficient mechanical ventilation systems to ensure the rated air dwellings. Theoretical foundations of heat and ventilation: a collection of V International scientific and technical conference. MGSU. 2013, pp. 175-180. (In Russian).
^^^^^^^^^^^^^ 62015
