CC BY
10Научно-технический и производственный журнал
Доклады IV Академических чтений «Актуальные вопросы строительной физики»
УДК 621.745.012
О.Д. САМАРИН, канд. техн. наук (samarin1@mtu-net.ru), Московский государственный строительный университет
Предложения по совершенствованию актуализированной редакции СНиП 23-02
Рассмотрено развитие концепции актуализированной версии СНиП 23-02 «Тепловая защита здания». Предложены изменения и дополнения, позволяющие избежать ошибок при переработке данного документа.
Ключевые слова: энергопотребление, энергоэффективность, удельная теплозащитная характеристика, удельная вентиляционная характеристика, удельный расход тепловой энергии.
В настоящее время производится пересмотр нормативной базы в области строительства, в том числе актуализация СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита здания» для приведения его в соответствие с изменившимися требованиями законодательства. Рассмотрим некоторые обстоятельства, которые следует обязательно учесть во избежание сохранения уже имеющихся в настоящее время существенных ошибок и неточностей [1] и в развитие предложений [2], выдвинутых при разработке актуализированной редакции СНиП 23-02-2003.
Рассмотрим формулу (1) актуализированной редакции для расчета удельной характеристики расхода тепловой энергии на отопление и вентиляцию здания [2]:
<7от = ^об + ^внт-С<быт+ ^радК*1-^", ВТ/(М3-К), (1)
где /соб и /свент - соответственно удельная теплозащитная и удельная вентиляционная характеристики здания, Вт/(м3-К); кбыт и /срад - удельные характеристики теплопо-ступлений (бытовых и от солнечной радиации), Вт/(м3-К);
- коэффициент эффективности авторегулирования систем отопления; V - тепловая инерция ограждения; ^ - ко-
эффициент снижения теплопотребления за счет наличия поквартирного учета тепловой энергии; рЛ - коэффициент, учитывающий дополнительное теплопотребление системами отопления.
На самом деле коэффициент Р/,, учитывающий дополнительное теплопотребление системами отопления, должен относиться не к общей сумме, а только к слагаемому коб, потому что по своему смыслу, указанному в расшифровке параметров формулы, он касается только составляющей теплозатрат, связанных с теплопотерями через оболочку здания. Наличие коэффициента снижения теплопоступле-ний за счет тепловой инерции ограждений V представляется вообще необоснованным, поскольку теплоинерцион-ность конструкций в сочетании с использованием автоматического регулирования климатических систем имеет значение только для расчета максимальной тепловой или холодильной мощности систем, которая всегда будет ниже, чем максимальная величина теплопотерь или теплопоступле-ний. В то же время суммарные за период значения тепло-поступлений и теплопотерь при периодическом колебательном процессе всегда равны, поэтому введения каких-либо коэффициентов к общему энергопотреблению не требу-
Результаты расчета энергетических показателей школьных зданий
Таблица 1
№ проекта Отапливаемый объем V'„, м3 [4] Коэффициент компактности, м-1 Удельная теплозащитная характеристика, Вт/(м3К) Разность kl'e - *об Средняя кратность воздухообмена ла, ч-1 [4]
фактическая /с0е базовая кЦв [2]
435 7732 0,447 0,154 0,219 0,065 0,809
424 11830 0,311 0,122 0,201 0,079 1,119
611 15359 0,363 0,152 0,192 0,04 0,717
327 5367 0,474 0,211 0,237 0,026 0,815
386 8193 0,504 0,215 0,216 0,000 0,829
686 28000 0,281 0,132 0,175 0,043 0,501
531 7591 0,424 0,175 0,219 0,045 0,818
697 31370 0,298 0,126 0,173 0,047 0,811
705 14500 0,414 0,157 0,194 0,037 0,588
702 11690 0,479 0,185 0,202 0,016 0,502
Доклады IV Академических чтений «Актуальные вопросы строительной физики»
ц м .1
Научно-технический и производственный журнал
Продолжение табл. 1
Удельная вентиляционная характеристика к , Вт/(м3К) Удельные характеристики теплопоступлений, Вт/(м3К) Удельная характеристика расхода тепловой энергии на отопление и вентиляцию, Вт/(м3К) Разность чй - Кл Вт/(м3К) Отклонение qЧУT от базовой, % Класс энергоэффективности
крад к0ыт фактическая базовая [3]
0,250 0,029 0,065 0,344 0,440 0,286 -21,797 В
0,346 0,031 0,068 0,40 0,417 0,295 -4,121 С
0,222 0,051 0,053 0,305 0,44 0,288 -30,66 В+
0,252 0,07 0,084 0,36 0,44 0,229 -18,128 В
0,256 0,062 0,091 0,37 0,44 0,225 -15,964 В
0,155 0,046 0,009 0,257 0,371 0,239 -30,595 В+
0,253 0,052 0,067 0,35 0,44 0,265 -20,544 В
0,251 0,039 0,031 0,333 0,417 0,291 -20,035 В
0,182 0,044 0,032 0,295 0,44 0,283 -32,971 В+
0,155 0,053 0,032 0,292 0,44 0,255 -33,561 В+
ется. Одновременно максимальное значение коэффициента эффективности авторегулирования систем отопления не должно быть выше 0,85, поскольку даже при установке термостатов у отопительных приборов и авторегулировании на тепловом вводе возможны ситуации, когда в начале и конце отопительного периода теплопоступления в помещение окажутся больше, чем текущие теплопотери через оболочку. Тогда даже при полном отключении отопления останутся некоторые теплоизбытки, которые не могут быть полезно использованы, а идут на повышение температуры в помещении [3]. Таким образом, рекомендуемый вид формулы (1):
Чот=^обР" + 'Свент-('<быт+^рад)СХ1-4), Вт/(М3-К). (2)
В табл. 1 приведены результаты расчета энергетических показателей для зданий образовательных учреждений по методике актуализированной редакции с учетом вышеперечисленных предложений. При этом сопротивления теплопередаче И основных ограждающих конструкций были рассчитаны в соответствии с базовыми значениями, указанными в табл. 4 для значения градусо-суток отопительного периода йа = 4943 Ксут, и региональных коэффициентов, принятых в размере 0,8 для несветопрозрачных ограждений и 1,3 для заполнений светопроемов на основе
Таблица 2
Предлагаемая базовая удельная характеристика расхода тепловой энергии для жилых зданий
V,, м3 Значения q1£ при различных О^, К сут:
1000 3000 5000 8000 12000
300 1,025 0,861 0,731 0,606 0,507
600 0,807 0,700 0,604 0,509 0,433
1200 0,639 0,576 0,505 0,433 0,376
2500 0,507 0,478 0,428 0,374 0,331
6000 0,402 0,400 0,365 0,327 0,295
15000 0,332 0,348 0,324 0,295 0,271
50000 0,277 0,308 0,291 0,271 0,252
200000 0,268 0,282 0,272 0,256 0,241
рассмотренного в работе [1] оптимального уровня теплозащиты. Таким образом, И = 2,504 м2К/Вт; И = 0,68 м2КВт;
I I- I ст ' ' ок ' '
И = 3,74 м2К/Вт; И = 3,296 м2К/Вт. Производительность
кр ' ' цок ' ^ т
систем механической вентиляции для расчета средней кратности воздухообмена была принята по проекту, а продолжительность работы данных систем в течение недели -на уровне 50 часов. Применение утилизации теплоты вытяжного воздуха при этом не учитывалось.
Таким образом, для всей исследованной совокупности объектов и принятом уровне теплозащиты предлагаемые в новой версии СНиП 23-02-2003 требования по величине коб [2] удовлетворяются, что дополнительно подтверждает правильность выдвинутых соображений [1] о рациональных значениях сопротивлений теплопередаче. Более того, даже в отсутствие теплоутилизации для всех зданий удовлетворяются и требования по суммарному удельному энергопотреблению на отопление и вентиляцию, причем, как правило, класс энергоэффективности получается не ниже В (высокого). И лишь для одного проекта с наибольшей кратностью воздухообмена удается обеспечить только класс С (нормальный), но и это соответствует нормативным условиям.
Отдельно была вычислена разность Я^-к^, показывающая допустимый уровень удельной вентиляционной характеристики за вычетом теплопоступлений.
Как видно из табл. 1, никакой статистически значимой зависимости при этом не наблюдается, причем коэффициент корреляции составляет всего г = 0,17. Отсюда можно сделать вывод, что нормирование этой разности, равно как и отдельно характеристики квент, в зависимости от величины V, не представляется целесообразным.
На основе полученных данных можно предложить иной принцип нормирования величины д^, базовое значение которой должно складываться из базовой величины кЦ^, зависящей от йа и V, и от остальных параметров, входящих в формулу (2), которые будут связаны только с йа. Разумеется, полученная сумма тоже будет явным образом зависеть от йа, и тем самым будет устранен один из основных недостатков действующей редакции СНиП 23-02-2003, а именно практическое постоянство суммарного удельного энергопотребления здания в различных климатических условиях. Это условие приводит к необходимости дополнительно-
14
6'2012
ЖИЛИЩНОЕ
Научно-технический и производственный журнал
Л
Доклады IV Академических чтений «Актуальные вопросы строительной физики»
Таблица 3
Ориентировочные значения средней кратности воздухообмена за неделю п11 и максимальной удельной вентиляционной характеристики здания квент
Назначение здания К, ч-1 ^ ч/нед n,, ч-1 кен, Вт/(м3-К)
Жилые 0,67 168 (круглосуточно) 0,67 0,208
Магазины 1,2 112 0,8 0,248
Административные 1,33 45 0,36 0,11
Детские и образовательные 2,2 60 0,79 0,244
Медицинские 2,5 84 1,25 0,388
Спортивные и зрелищные 3,3 90 1,77 1,023
Для общественных зданий необходимо учитывать, что механическая вентиляция с подогревом притока действует в них не круглосуточно, а только в течение рабочего времени, определяемого функциональным назначением здания. В табл. 3 приведены значения средней кратности воздухообмена в рабочее время Кр по данным СНиП 31-01-2003 «Здания жилые многоквартирные», СНиП 31-05-2003 «Общественные здания административного назначения», СНиП 31-06-2009 «Общественные здания и сооружения»), среднее число часов работы системы вентиляции в неделю п-вент (методом экспертной оценки) и параметры па и квент, определяемые по формулам [2].
Список литературы
го повышения теплозащиты ограждений в южных районах, а в северных, напротив, получается слишком большой запас по сравнению с нормативными энергозатратами, даже при допустимом снижении величины R.
В табл. 2 приведены рекомендуемые данные по для жилых зданий. Базовый уровень к^ снова был принят по таблице [2] проекта актуализированной версии СНиП 2302-2003.
Видно, что полученные значения существенно отличаются от имеющихся в таблицах для Ч^, предлагаемых в [2], в основном в сторону увеличения при малых Vh, хотя для зданий большого объема результаты оказываются сопоставимыми. Одновременно мы избавляемся и еще от одного дефекта, поскольку в имеющейся редакции влияние Vh на нормативное удельное энергопотребление вообще не учитывается.
При этом значение квент было принято постоянным и равным для жилых зданий 0,208 Вт/(м3-К), как показано ниже. Характеристика кбыт вычислялась из следующих соображений: по определению ^быт= ц^у^-Ъп) [2], но для большинства жилых зданий отношение а разность ^-¿оп=0,338л/ЦГ в соответствии с вероятностно-
статистическими соотношениями между климатически-
12
ми параметрами [1]. Отсюда , если принять
минимальную величину удельных бытовых теплопоступле-ний дбыт = 10 Вт/м2. Здесь Аж - жилая площадь, м2; t¡í - температура внутреннего воздуха (в среднем по зданию), оС, по ГОСТ 30494-96* «Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещении»; - средняя температура наружного воздуха за отопительный период, оС, по СНиП 23-01-99* «Строительная климатология».
Что касается параметра крад, он был оценен с использованием имеющихся данных по среднему коэффициенту остекления жилых зданий (около 0,18) и средним удельным теплопоступлениям от солнечной радиации за отопительный период (порядка 400 МДж/м2), откуда получается крад = 50^. Разумеется, последняя величина в определенной степени зависит от района строительства, и главным образом от его географической широты, но с учетом сравнительно небольшой доли крад в общей сумме д^ этим обстоятельством для рассматриваемых целей можно пренебречь. Надо отметить, что за рубежом подобный комплексный учет факторов, воздействующих на микроклимат помещения, предлагался, например, в работе [5].
Самарин О.Д. Теплофизика. Энергосбережение. Энергоэффективность. М.: Изд-во АСВ, 2011. 296 с. Гагарин В.Г., Козлов В.В. Требования к теплозащите и энергетической эффективности в проекте актуализированного СНиП «Тепловая защита зданий» // Жилищное строительство. 2011. № 8. С. 2-6.
Малявина Е.Г. Теплопотери здания. М.: Изд-во «АВОК-ПРЕСС», 2007. 144 с.
Строительный каталог. Перечень типовой документации общественных зданий для строительства в городах и поселках городского типа. М.: ГУП ЦПП, 1994. Kalibatas D., Krutinis M., Viteikiene M. Multi-objective evaluation of microclimate in dwelling. // Technological and economic development of economy, 2007, Vol. XIII, № 1, Р. 24-31.
УФА-2012
ФОРУМ УРАЛСТРОЙИНДУСТРИУ
