CC BY
352
4./2011 ВЕСТНИК _7/202J_МГСУ
ПОВЫШЕНИЕ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТИ ЗДАНИИ И
СООРУЖЕНИЙ
IMPROVED ENERGY EFFICIENCY IN BUILDINGS AND CONSTRUCTIONS
O.M. Сапронова, Т.П. Бирюкова
O.M. Sapronova, T.P. Biryukova
ГОУ ВПО МГСУ
В данной статье выявлены и раскрыты проблемы энергоэффективности зданий, предложены критерии уменьшения энергопотребления. Рассмотрен комплекс мероприятий с применением интеллектуальных инженерных систем.
In this article identified and considered are the problems of energy efficiency of buildings, suggests the criteria for the information of energy consumption to a minimum. The set of actions with application of intelligent engineering systems.
Начиная с 90-х годов начал проявляться дефицит сырьевых запасов на всей планете, их запасы ограничены и не воспроизводимы. В тоже время уровень жизни людей и их требования к комфорту увеличиваются. Поэтому мы стремимся к рациональному использованию энергетических ресурсов, применяя комплексную защиту, позволяющую повысить энергоэффективность зданий [1].
В настоящее время процесс теплозащиты зданий и сооружений, а также требования к используемым теплоизолирующим материалам постоянно повышаются, ужесточаются нормативы теплопроницаемости и смежных параметров отдельных строительных конструкций в целом. Использование эффективных теплоизоляционных материалов и рационального расположения их в ограждающих конструкциях, обеспечивает более высокую теплотехническую однородность и эксплуатационную надежность наружных ограждений.
Теплоизоляция зданий и сооружений преследует несколько практических, целей: экономию топливных ресурсов, повышение уровня тепло- и звукоизоляции, комфортности, что приводит к сокращению эксплуатационных расходов.
Однако в концепцию энергоэффективности зданий и сооружений входит не только изоляция конструкций при помощи теплоизолирующих материалов, но и специфические инженерные решения системы вентиляции и теплоснабжения.
Энергоэффективность зданий определяется совокупностью многих факторов. Исследования показывают, что при эксплуатации традиционного многоэтажного жилого дома через стены теряется до 40% тепла, через окна - 18%, подвал - 10%, крышу - 18%, вентиляцию - 14% (рис.1). Поэтому свести теплопотери к минимуму возможно только при комплексном подходе к энергосбережению.
Здесь следует отметить, что недостаточное термическое сопротивление ограждающих конструкций снижает энергоэффективность зданий. Добиться значительного
уменьшения теплопотерь только через современные ограждающие конструкции довольно таки сложно, поскольку существенная доля потерь приходится на «мостики холода». Так называемые «мостики холода» - участки интенсивного теплообмена с наружным воздухом, которые возникают как в ограждающих конструкциях, так и в здании в целом. Такие участки чаще всего образуются в местах контакта плит перекрытий с несущими стенами, в местах примыкания к наружным стенам внутренних стен и перегородок (рис.2), а также при проседании некачественного теплоизоляционного материала в трехслойных ограждающих конструкциях с утеплителем в качестве среднего слоя.
Рис.2. Геометрически обусловленные "мостики холода". а - аттик (стенка, возведённая над венчающим архитектурное сооружение карнизом); б - выступающий балкон; в - угол здания; г - выступающий балкон
Поэтому современные системы утепления предусматривают создание комплексной защиты конструкций зданий (создание термических участков). Такая защита включает в себя утепление конструкций фундаментов, утепление скатных или плоских крыш, а также устройство вентилируемых фасадов.
Этот комплекс мер исключает появление «мостиков холода», повышает тепловое сопротивление ограждения, предотвращает выпадение конденсата, пагубно влияющего на теплоизолирующие и другие эксплуатационные характеристики конструкций.
Также немаловажной проблемой являются теплопотери через окна. Подход к решению этой проблемы - использование новых современных конструкций окон в виде трехслойных современных стеклопакетов с низкой теплопроводностью. Применение
Рис.1 Потери тепла через элементы зданий
4./2011 ВЕСТНИК _4/20|Т_МГСУ
окон такого типа позволяет повысить комфортность и микроклимат с обеспечением достаточного освещения помещений.
Трехслойные окна особой конструкции с низкой теплопровоностью создают впечатление изобилия дневного света и пространства, а естественная вентиляция, оптимизируемая с помощью компьютерной системы, позволяет еще значительнее уменьшить потери тепла.
За последние годы для энергосбережения, применяют новейшие решения с привлечением высоких технологий. Имеются в виду интеллектуальные системы отопления, позволяющие оптимизировать поступление и распределение тепла в здании - то есть обеспечить достаточное его количество в помещениях зданий.
Строительство энергоэффективных зданий осуществляется сейчас во всем мире. Суммарный эффект экономии тепла во вновь возводимых жилых и коммерческих зданиях порой составляет 50 - 70%. Эта существенная экономия позволяет быстро окупить затраты с применением энергосберегающих технологий.
Новые инженерные решения минимизируют возможность возникновения «мостиков холода». В России вопрос строительства энергоэффективных зданий становится одним из ключевых, а проблема рационального использования энергоресурсов приобретает все большее значение. Особенно остро эта проблема встает в коммунальном хозяйстве, которое потребляет до 20% электрической и 45% тепловой энергии, производимой в стране. На единицу жилой площади в России расходуется в 2-3 раза больше энергии, чем в странах Европы (в Германии в настоящее время расход теплоэнергии на отопление составляет 80 кВт ч/м2, а в Швейцарии - 55 кВт ч/м2) и не столько из-за более сурового климата, сколько благодаря существенно меньшей жесткости строительных стандартов и нормативов. В Дании уже сейчас возводятся здания, при эксплуатации которых расходуется 16 кВт/м2, что на 70% ниже текущих энергетических затрат.
Многие российские компании (как строящие, так и эксплуатирующие здания) уже пришли к пониманию проблемы теплопотерь и осознанию необходимости применения новейших энергосберегающих решений с привлечением современных теплозащитных материалов, многослойных стеновых конструкций, энергосберегающей сантехники и инженерного оборудования зданий приточно-вытяжной вентиляцией, установками рекуперации тёплого воздуха; модернизация систем автоматизации и оснащение их энергосберегающими приборами и средствами; перенос температурных установок в граничные зоны комфортных уровней.
Постоянно растет список зданий в разных регионах России, при строительстве которых применены высокие энергосберегающие технологии. В Санкт-Петербурге это гостиница «Санкт-Петербург», реконструируемое здание аэропорта «Пулково» и др. В Самаре - здание железнодорожного вокзала. В Екатеринбурге - жилой микрорайон из восьми семиэтажных элитных домов улучшенной планировки и инфраструктуры.
В Москве в рамках Программы Московского правительства по благоустройству и развитию столицы за последние годы возведен ряд крупных торговых объектов, среди которых ТКК «Рублевский пассаж», многофункциональный гигантский супермаркет «Гвоздь», недавно построенный гипермаркет «Метро» (метро «Чертаново»). Торговый комплекс Metro - один из шести планируемых в Москве. Решение о строительстве магазина было принято властями города в феврале 2002 года, ввод в эксплуатацию намечался в начале 2003 года, однако строители, используя передовые технологии и материалы, сдали объект «под ключ» 31 октября 2002 года.
Одним из элементов, существенно повлиявшим на общую энергоэффективность здания, стал используемый в конструкциях современный минераловатный утеплитель,
созданный на основе базальтовых горных пород (на объект было поставлено более 2100 м3 изоляции ЛАЙТ БАТТС и РУФ БАТТС для изоляции фасада и кровли). Комплексное его применение позволяет говорить о снижении затрат на отопление торгового комплекса вдвое.
При разработке мероприятий по повышению энергоэффективности существующих зданий необходим всесторонний анализ состояния ограждающих конструкций и инженерных систем с целью выбора наиболее рационального способа сокращения те-плопотерь. Как известно, основные теплопотери зданий складываются из трансмиссионных теплопотерь (теплопотери за счет теплопередачи) через ограждающие конструкции и теплопотерь, связанных с нагревом наружного воздуха, поступающего в здания вследствие вентиляции и инфильтрации по СНиП 2.04.05-91* [2].
Общие теплопотери зданий за отопительный период определяются по СНиП 2302-2003 [3]:
О, = 0,0864 ■ Кт ■ • ЛГ , Где Кт- общий коэффициент теплопередачи здания, Бт/(м2-°С)
- градусосутки отопительного периода, принимаемые в зависимости от типа здания и особенностей климата в месте его расположения, °С-сут;
л зит г-
Ле - общая площадь внутренних поверхностей наружных ограждающих конструкций, включая покрытие (перекрытие) верхнего этажа и перекрытие пола нижнего отапливаемого помещения, м2.
Жилые здания, как правило, имеют естественную вентиляцию, эффективность которой зависит как от высоты зданий и места расположения квартиры, так и от разности давлений воздуха у фасадов зданий.
Контроль эксплуатируемых зданий на соответствие нормативным требованиям осуществляется путем экспериментального определения основных показателей энергоэффективности и теплотехнических показателей в соответствии с требованиями ГОСТ и других нормативных документов на методы испытаний строительных материалов, конструкций и объектов в целом (энергетический паспорт) (рис.3).
СНиП 23-02-2003 определяет порядок оформления энергетического паспорта здания, который следует заполнять при разработке проектов новых, реконструируемых, капитально-ремонтируемых жилых и общественных зданий, при приемке строительных объектов в эксплуатацию, а также после их годичной эксплуатации. Энергетический паспорт должен входить в состав проектной и приемосдаточной документации.
На основании вышеизложенного перечислим пути повышения энергоэффективности зданий за счет:
- уменьшения теплопотерь через внешние стены (окна, двери);
- минимизации «мостиков холода»;
- повышения герметичности зданий;
- увеличения КПД систем отопления;
- улучшения управления и регулирования систем отопления;
- использования накопленного в зданиях тепла;
- защиты от летнего перегрева;
- использования возобновляемой энергии (например, солнечные и ветровые системы).
4/2011
ВЕСТНИК _МГСУ
потерн тепла чареэ ОГраМДЯКПДНЁ конструкции
потери I> '1:1 зд СЧИ н oi д у каранена
поступления тепла за
1.ЧП rtM СгЛИЦи^ н
бНТОВМК ГвПЛПИЫЦвЛОНИН
Рис.3. Контролируемые параметры здания
Выводы и предложения
Самый экономичный и наиболее простой путь повышения энергоэффективности здания это:
1. комплексная защита за счет создания теплозащитной внешней термооболочки здания;
2. Применение инновационных теплоизоляционных материалов и конструкций на их основе;
3. Использование новых вентиляционных систем и оборудования при строительстве и реконструкции зданий;
4. Разработка новых систем возобновляемой энергии.
Литература
1. СНиП 23-02-2003. Тепловая защита зданий // Госстрой России - М.:ФГУП ЦПП, 2004.-26с.
2. Блази В. Справочник проектировщика. Строительная физика. Москва: Техносфера, 2004.14 с.
3. СНиП 2.04.05-91*. Отопление, вентиляция и кондиционирование // Госстрой России -М.:ФГУПЦПП, 1997.-12с.
Literature
1. SNiP 23-02-2003. Teplovaya zashchita zdanii // Gosstroi Rossii - M.:FGUP TSPP, 2004.-26s.
2. Blazi V. Spravochnik proektirovshchika. Stroitelnaya fizika. Moskva: Tehnosfera, 2004.-14 s.
3. SNiP 2.04.05-91*. Otoplenie, ventilyatsiya i konditsionirovanie // Gosstroi Rossii - M.:FGUP TSPP, 1997.-12s
Ключевые слова: теплопотери комплексной защиты конструкций зданий, интеллектуальные системы отопления, строительство энергоэффективных зданий
Key words: heat of complex protection designs of buildings, intelligent heating system, energy-efficient buildings
e-mail автора: olga [email protected]
тел.: 8(925)0056573
Рецензент: Полещук M.H., кандидат архитектуры, профессор, зав. кафедрой «Дизайн среды» Международного славянского института
