CC BY
4
УДК 692.82
Ступин И.А. студент 4 курса Тараканов В.А. студент 4 курса Золотарев А.В. студент 4 курса
кафедра «Строительство уникальных зданий и сооружений» Санкт-Петербургский университет Петра Великого
Россия, г. Санкт-Петербург ПОВЫШЕНИЕ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТИ ЗДАНИЙ ЗА СЧЕТ
ОКОННЫХ СИСТЕМ
Аннотация:
В статье показана актуальность повышения энергоэффективности зданий. Показано, что значительные теплопотери наблюдаются через оконные системы. Систематизированы регламентирующие и нормирующие энергоэффективность зданий, в том числе оконных систем, документы (федеральные законы, своды правил, стандарты организаций, государственные стандарты). Обобщены некоторые современные подходы к снижению теплопотерь через светопрозрачные конструкции.
Ключевые слова: энергоэффективность, оконные системы, светопрозрачные конструкции, регламентирующие документы, теплопотери.
Stupin I.A. Tarakanov V.A.
Zolotarev A. V. 4th year students
"Construction of Unique Buildings and Structures" department Peter the Great St. Petersburg Polytechnic University
Russia, St. Petersburg INCREASE OF ENERGY EFFICIENCY OF BUILDINGS BY WINDOW SYSTEMS
Abstract: The article shows the urgency of improving the energy efficiency of buildings. It is shown that significant heat losses are observed through the window systems. The documents (Fedaral Laws, Sets of rules, Standards of organizations and state standards) that regulate and normalize energy efficiency of buildings, including window systems, are systematized. Some modern approaches to reducing heat loss through translucent structures are generalized.
Keywords: energy efficiency, window systems, translucent structures, regulating documents, heat loss
Одним из направлений современного строительства является возведение энергоэффективных зданий, с минимальными теплопотерями
через ограждающие конструкции. Известно, что основные теплопотери (до 50%) происходят через оконные системы [1], что делает актуальным исследование возможных направлений повышения их энергоэффективности. В этой связи целью данного исследования является систематизация регулирующих документов и способов повышения энергоэффективности зданий за счет оконных систем.
Вопросы повышения энергосбережения и использования энергоэффективных материалов регулируются в Российской Федерации рядом нормативных документов. Так, в 2007 г. Государственной думой принят федеральный закон (ФЗ) № 185-ФЗ, устанавливающий технический регламент безопасности зданий и сооружений, а в 2009 г. № 261-ФЗ «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности...»[2,3]. При проектировании энергоэффективных зданий используют рекомендации и нормы сводов правил (СП), представляющих собой актуализированную редакцию строительных норм и правил (СНиП), касающихся строительной климактологии [4], ограждающих конструкций и характеристик их неоднородности [5], тепловой защиты зданий [6] и пр., а также стандарты организации (СТО), например, устанавливающие нормы теплотехнического проектирования конструкций, ограждающих здания, и оценки их эффективности [7].
Что качается непосредственно остекления, то возведение светопрозрачных ограждений регулируется соответствующими гостами, имеющими ссылки на нормы СП, например, ГОСТ на различные раздвижные, поворотные, откидные и поворотно-откидные устройства для оконных и балконных проемов [8], а также ГОСТ на конструкции балконные и оконные жилых зданий [9] для обеспечения теплофизической однородности светопрозрачных конструкций и устранения локальных промерзаний.
Объем унесенной теплоэнергии через оконные конструкции зависит от состава и толщины стекол и рам, а также от качества заполнения оконных конструкций изоляционной пеной. Качество светоотражающих конструкций определяется по коэффициенту теплопередачи, зависящего от коэффициентов теплопередачи стекла, рамы и потерь через мостики холода по краю остекления. Так, конструкции с одинарным стеклопакетом имеют коэффициент теплопередачи 5,6 Вт/м2*К, с двойным - 2,3 Вт/м2*К, с тройным - 0,8 Вт/м2*К. Устранение мостиков теплопотерь по периметру оконной конструкции в многоквартирном доме дает дополнительное снижение теплопередачи на 2-3%, а остекление балконов и лоджий на 10-12% [10].
Определение энергоэффективности оконных конструкций проводят в ходе энергоаудита с применением тепловизоров согласно стандарту БК 13187. Наглядное изображение температурных режимов в различных участках оконной системы представлено на рисунке. Потери тепла в данном случае находятся в переделах нормы, но могут быть дополнительно снижены посредством механического перевода оконных систем на зимний режим и
повышения герметичности закрывания, а также усиления пенной герметизации в нижней части оконного стыка.
Рисунок - Пример температурных исследований оконных конструкций
[10]
Анализ научных исследований в области повышения энергоэффективности оконных систем позволил выявить ряд направлений снижения теплопотерь. Так, современная стекольная промышленность предлагает широкий ассортимент энергосберегающих, теплоотражающих и теплопоглощающих стекол. Например, I - стекло с улучшенным уровнем теплозащиты является низкоэмиссионным стеклом с многослойным плазмонапыляемым серебряным покрытием с внутридомовой стороны. Особенностью такого стекла является отражение теплового потока в сторону источника тепловых волн (летом - на улицу, зимой - в квартиру). Необходимо отметить, что при наружной температуре -260С и внутренней +200С, на внутренней поверхности обычного стеклопакета температура будет +50С, а I-стекла +140С. Инновационное стекло обеспечит экономию 230 кВт за отопительный период с одного стеклопакета [1].
Кроме того, для снижения теплопотерь через оконные конструкции, возможно размещение экрана из непрозрачных фрагментов с наружной стороны окна, что за счет теплозащитных свойств материала и дополнительной воздушной прослойки снижают отток тепла при закрытии в ночное время [11]. Для теплозащиты окон ночью также возможно применение межстекольных экранов из эффективных теплозащитных материалов. Перспективным направлением является применение вакуумных стеклопакетов, где нет конвективного уноса тепла, что позволяет создать легкие и теплозащитные оконные конструкции. Интересными представляются исследования, связанные с сокращением до минимально допустимого значения площади окон, и совмещение их с гелиоколлектором стены. В данном случае наблюдается резкий рост энергоэффективности здания с таким фасадом, одновременно с имитацией сплошного остекления
Таким образом, в последнее десятилетие принят и доработан ряд нормативных документов регламентирующих проектирование и возведение энергоэффективных зданий, в том числе оконных систем с пониженными теплопотерями. Показаны направления совершенствования светопрозрачных конструкций. Необходимо учитывать, что принятие решений по повышению энергоэффективности необходимо сопровождать экономической оценкой целесообразности использования улучшенных материалов и конструкций.
Использованные источники:
1. Голованова Л.А., Блюм Е.Д. Энергоэффективные строительные конструкции и технологии // Ученые заметки ТОГУ. - 2014. - Том 5. - № 4. -С. 71-77.
2. Федеральный закон от 21 июля 2007 года № 185-ФЗ «Технический регламент о безопасности зданий и сооружений»: Принят ГД ФС РФ 23 декабря 2009 года (в ред. на 02 июля 2013 года).
3. Федеральный закон от 23 ноября 2009 года № 261-ФЗ «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации»: Принят ГД ФС РФ 11 ноября 2009 года (в ред. на 13 июля 2015 года).
4. СП 131.13330.2012 «Строительная климатология». Актуализированная редакция СНиП 23-01-99. - М.: Минрегион России, 2012. - 120 с.
5. СП 230.1325800.2015 «Конструкции ограждающие зданий. Характеристики теплотехнических неоднородностей». - М.: Минстрой России, 2015. - 72 с.
6. СП 50.13330.2012 «Тепловая защита зданий». Актуализированная редакция СНиП 23-02-2003. - М.: Минрегион России, 2012. - 96 с.
7. СТО 17532043-001-2005 Нормы теплотехнического проектирования ограждающих конструкций и оценки энергоэффективности зданий. - М.: 154 ЦПП, 2006. - 50 с.
8. ГОСТ 30777-2012 Устройства поворотные, откидные и поворотно-откидные для оконных и балконных дверных блоков. Технические условия. Москва: Стандартинформ, 2013. - 65 с.
9. ГОСТ Р 56926-2016 "Конструкции оконные и балконные различного функционального Москва: Стандартинформ, 2013назначения для жилых зданий. Общие технические условия. Москва: Стандартинформ, 2016. - 46 с.
10. Попова М.В., Яшкова Т.Н. Методы повышения энергоэффективности зданий. Владимир, 2014. - 111 с.
11. Самарин О.Д. Влияние экранов и жалюзи на теплозащитные свойства светопрозрачных конструкций / О.Д. Самарин, А.В. Бушов // Изв. вузов. Строительство. - 2012. - №2. - С.64-68.
12. Дерина М.А. Повышение тепловой эффективности малоэтажных гражданских зданий: Дисс. канд. техн. наук: 05.23.01. Пенза, 2017. - 172 с.
