Научная статья на тему 'Принципы проектирования и оценки наружных ограждающих конструкций с использованием современных технологий "активного" энергосбережения и рекуперации теплового потока'

Принципы проектирования и оценки наружных ограждающих конструкций с использованием современных технологий "активного" энергосбережения и рекуперации теплового потока Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

CC BY
268
47
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНЫЕ ВЕНТИЛИРУЕМЫЕ ОГРАЖДАЮЩИЕ КОНСТРУКЦИИ / СИСТЕМА АКТИВНОГО ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ / РЕКУПЕРАЦИЯ ТЕПЛОВОГО ПОТОКА / КОЭФФИЦИЕНТ УМЕНЬШЕНИЯ ТЕПЛОВОГО ПОТОКА / КОЭФФИЦИЕНТ РЕКУПЕРАЦИИТЕПЛОВОГО ПОТОКА / ENERGY EFFICIENT VENTILATED ENCLOSING STRUCTURES / SYSTEMS OF ACTIVE ENERGY SAVING / RECUPERATION OF TRANSMISSION HEAT / FACTOR OF HEAT FLOW REDUCTION / RECUPERATION FACTOR

Аннотация научной статьи по строительству и архитектуре, автор научной работы — Ахмяров Т. А., Спиридонов А. В., Шубин И. Л.

Рассмотрен принципиально новый подход к повышению энергетической эффективности наружных ограждающих конструкций нового поколения с активной рекуперацией теплового потока, который можно использовать в строительных конструкциях как строящихся, так и реконструируемых зданий. Одним из новых перспективных решений в этом направлении является применение энергоэффективных вентилируемых ограждающих конструкций (ЭВОК) зданий с системой активного энергосбережения (САЭ) с рекуперацией тепла, позволяющих повысить уровень теплозащиты икомфортности микроклимата помещений при значительной экономии топливно-энергетических ресурсов. Основной принцип действия системы по рекуперации трансмиссионного тепла (за счет теплопередачи и конвекции) и радиационного тепла(тепловоеизлучение) заключается в особой организации условий поступления потока наружного воздуха и дальнейшего прохождения его через конструкцию ограждения, а также теплоотражения с помощью специальных экранов(автономных или ввиде покрывающих слоев). В воздушном промежутке, на входе воздушного потока создается плоская воздушная завеса из холодного поступающего воздуха, максимально охлаждающая поверхности, слои, теплоотражающие экраныи гибкие связи, которые передают тепло в атмосферу. Для оценки предлагаемых конструкций ЭВОК предложены(дополнительно к существующим) еще два показателя коэффициент уменьшения теплового потока и коэффициент рекуперации теплового потока.Fundamentally new principle of improving the energy efficiency of external enclosing structures of the new generation with heatrecuperation which can be usedboth in building structures of buildings under construction and buildings under reconstruction is considered. One of the new prospective solutions is the use ofenergy efficient ventilated enclosing structures (EVES) of buildings with the system of active energy saving (SAES) with heat recuperation which makes it possibleto increase the level of heat protection and comfort of microclimate of premises at significant economy of fuel and energy resources. The basic principle ofoperation of the systems of transmission heat recuperation (due to the heat transfer and convection) and radiation heat recuperation(heat radiation) is a specialorganization of conditions of entry of outdoor air flow and its further passing through the enclosing structure as well as heat reflections with help of special screens(autonomous or in the form of coating layers). A flat air curtain of cold incoming air which maximally cools surfaces, layers, heat reflecting screens, and flexibleconnections which transfer the air into the atmosphere is created in the air space, at the air flow inlet. For assessment of EVESdesigns two indexes (in additionto existing) a factor of heat flow reduction and a factor of recuperation are proposed.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по строительству и архитектуре , автор научной работы — Ахмяров Т. А., Спиридонов А. В., Шубин И. Л.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «Принципы проектирования и оценки наружных ограждающих конструкций с использованием современных технологий "активного" энергосбережения и рекуперации теплового потока»

Тепловая защита зданий

------ЖИЛИЩНОЕ ---

СТРОИТЕЛЬСТВО

Научно-технический и производственный журнал

УДК 699.86

Т.А. АХМЯРОВ, инженер, А.В. СПИРИДОНОВ, канд. техн. наук, И.Л. ШУБИН, д-р техн. наук

Научно-исследовательский институт строительной физики РААСН (127238, Москва, Локомотивный пр., 21)

Принципы проектирования и оценки наружных ограждающих конструкций с использованием современных технологий «активного» энергосбережения и рекуперации теплового потока

Рассмотрен принципиально новый подход к повышению энергетической эффективности наружных ограждающих конструкций нового поколения с активной рекуперацией теплового потока, который можно использовать в строительных конструкциях как строящихся, так и реконструируемых зданий. Одним из новых перспективных решений в этом направлении является применение энергоэффективных вентилируемых ограждающих конструкций (ЭВОК) зданий с системой активного энергосбережения (САЭ) с рекуперацией тепла, позволяющих повысить уровень теплозащиты и комфортности микроклимата помещений при значительной экономии топливно-энергетических ресурсов. Основной принцип действия системы по рекуперации трансмиссионного тепла (за счет теплопередачи и конвекции) и радиационного тепла (тепловое излучение) заключается в особой организации условий поступления потока наружного воздуха и дальнейшего прохождения его через конструкцию ограждения, а также теплоотражения с помощью специальных экранов (автономных или в виде покрывающих слоев). В воздушном промежутке, на входе воздушного потока создается плоская воздушная завеса из холодного поступающего воздуха, максимально охлаждающая поверхности, слои, теплоотражающие экраны и гибкие связи, которые передают тепло в атмосферу. Для оценки предлагаемых конструкций ЭВОК предложены (дополнительно к существующим) еще два показателя - коэффициент уменьшения теплового потока и коэффициент рекуперации теплового потока.

Ключевые слова: энергоэффективные вентилируемые ограждающие конструкции, система активного энергосбережения, рекуперация теплового потока, коэффициент уменьшения теплового потока, коэффициент рекуперации теплового потока.

T.A. AKHMYAROV, engineer, A.V. SPIRIDONOV, Candidate of Sciences (Engineering), I.L. SHUBIN, Doctor of Sciences (Engineering), Director, Scientific and Research Institute of Building Physics of RAACS (21, Lokomotivny Passage, 127238, Moscow, Russian Federation)

Principles of Designing and Assessment of External Enclosing Structures with the Use of Modern Technologies of "Active" Energy Saving

A fundamentally new principle of improving the energy efficiency of external enclosing structures of the new generation with heat recuperation which can be used both in building structures of buildings under construction and buildings under reconstruction is considered. One of the new prospective solutions is the use of energy efficient ventilated enclosing structures (EVES) of buildings with the system of active energy saving (SAES) with heat recuperation which makes it possible to increase the level of heat protection and comfort of microclimate of premises at significant economy of fuel and energy resources. The basic principle of operation of the systems of transmission heat recuperation (due to the heat transfer and convection) and radiation heat recuperation (heat radiation) is a special organization of conditions of entry of outdoor air flow and its further passing through the enclosing structure as well as heat reflections with help of special screens (autonomous or in the form of coating layers). A flat air curtain of cold incoming air which maximally cools surfaces, layers, heat reflecting screens, and flexible connections which transfer the air into the atmosphere is created in the air space, at the air flow inlet. For assessment of EVES designs two indexes (in addition to existing) - a factor of heat flow reduction and a factor of recuperation - are proposed.

Keywords: energy efficient ventilated enclosing structures, systems of active energy saving, recuperation of transmission heat, factor of heat flow reduction, recuperation factor.

Большинство современных мер, направленных на повышение теплотехнических характеристик окон, фасадов и ограждающих конструкций, необходимость которых вытекает из мировых тенденций энергосбережения в строительной отрасли [1], относятся к «пассивным» методам, которые по многим оценкам являются в настоящее время экономически нецелесообразными (European Commission. The 2020 Climate and Energy Package. December 12, 2010; Energieeinsparverordnung (EnEV-2009); Федеральный закон № 261-ФЗ от 29 ноября 2009 г. «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные зако-

8 —

нодательные акты Российской Федерации»; Указ Президента Российской Федерации № 889 от 4 июня 2008 г. «О некоторых мерах по повышению энергетической и экологической эффективности российской экономики»; Постановление Правительства Российской Федерации от 25 января 2011 г. № 18 «Об утверждении Правил установления требований энергетической эффективности для зданий, строений, сооружений и требований к правилам определения класса энергетической эффективности многоквартирных домов».

В частности, по данным профессора В. Гагарина и Ассоциации навесных фасадных систем (АНФАС) [7], для зда-

^^^^^^^^^^^^^ 62014

Научно-технический и производственный журнал

Heat protection of buildings

ний выше трех этажей стоимость применения теплоизоляции толщиной больше 150 мм резко возрастает.

В соответствии с рекомендациями д-ра В.Файста [3] и Institut fur Passiv Haus (Германия) для очень распространенных сегодня так называемых «пассивных зданий» необходимо использовать стены с приведенным сопротивлением теплопередаче не менее 10 м2оС/Вт (толщина теплоизоляции при этом составляет не менее 400-450 мм), а для окон этот показатель должен составлять не менее 1,5 м2оС/Вт.

Примерно та же ситуация и со светопрозрачными конструкциями. При использовании окон с приведенным сопротивлением теплопередаче 0,8-0,95 м2оС/Вт их окупаемость составляет 4-11 лет в зависимости от места строительства [4]. Однако планируется увеличить этот показатель в некоторых российских регионах до 1 м2оС/Вт с 2016 г., а в Германии - до 1,25 м2оС/Вт. Подобные теплотехнические характеристики светопрозрачных конструкций достижимы только при применении специально разработанных профилей и стеклопакетов, что, по некоторым данным, увеличивает стоимость окон на 75-100% по сравнению с теми, сопротивление теплопередаче которых составляет 0,6 м2оС/Вт. Экономическая, да и энергетическая, окупаемость таких конструкций в современных ценах на энергоносители достаточно проблематична.

Именно поэтому в последние годы все большее внимание уделяется достаточно новой идеологии энергетической эффективности - технологиям «активного» энергосбережения. В целом к системам «активного» энергосбережения относятся технологии и конструкции, которые используют вторичные энергоресурсы, нетрадиционные и возобновляемые источники энергии, а также авторегулирование при изменении условий, как внешних, так и внутренних. К ним относятся следующие направления и их комбинации:

- механические приточно-вытяжные системы вентиляции с рекуперацией и утилизацией теплоты вентиляционных выбросов;

- авторегулируемая вытяжная вентиляция с механическим побуждением и естественным притоком через вентиляционные клапаны в окнах или наружных ограждающих конструкциях;

- теплонасосные системы теплоснабжения (отопления и горячего водоснабжения);

- системы, рекуперирующие и утилизирующие теплоту вентиляционных выбросов, канализационных стоков и др.;

- системы аккумулирования тепла и холода, в том числе и с использованием материалов с возможностью фазовых переходов;

- эффективные отопительные приборы с регулируемой теплоотдачей;

- системы автоматизированного учета потребления энергоресурсов и управления микроклиматом, обеспечивающих экономию энергии и снижение пиковых электрических нагрузок;

- системы, использующие солнечную, ветровую, геотермальную энергию и др.;

- энергоэффективные вентилируемые ограждающие конструкции с активной рекуперацией выходящего теплового потока.

В настоящей статье рассмотрен принципиально новый принцип повышения энергетической эффективности наружных ограждающих конструкций нового поколения с рекуперацией тепла, который можно использовать в строи-

6'2014 ^^^^^^^^^^^^^

тельных конструкциях как строящихся, так и реконструируемых зданий.

Одним из новых перспективных решений в этом направлении является применение энергоэффективных вентилируемых ограждающих конструкций (ЭВОК) зданий с системой активного энергосбережения (САЭ) с рекуперацией тепла, позволяющих повысить уровень теплозащиты и комфортности микроклимата помещений при значительной экономии топливно-энергетических ресурсов.

Обеспечение экономичных энергосберегающих мероприятий во вновь проектируемых, а также в реконструируемых жилых и общественных зданиях является основной тенденцией в настоящее время в строительной отрасли.

В предлагаемых технических решениях используются методы рекуперации уходящего тепла (трансмиссионного и радиационного) через наружные ограждения, а также дополнительная рекуперация и утилизация низкопотенциального тепла вентиляционных выбросов в условиях существующей вентиляции и при использовании теплообменников с обменом тепла и влаги. В дальнейшем планируется повысить эффективность конструкций за счет применения ветровых вентиляционных дефлекторов повышенной энергоэффективности и теплохладоаккумуляции на фазовых переходах с использованием солнечной энергии, поступление которой будет регулироваться специально разработанными солнцезащитными и теплоотражающими устройствами.

Основной принцип действия системы по рекуперации трансмиссионного тепла (за счет теплопередачи и конвекции) и радиационного тепла (тепловое излучение) заключается в особой организации условий поступления потока наружного воздуха и дальнейшего прохождения его через конструкцию ограждения, а также теплоотражения с помощью специальных экранов (автономных или в виде покрывающих слоев). В воздушном промежутке, на входе воздушного потока создается плоская воздушная завеса из холодного поступающего воздуха, максимально охлаждающая поверхности, слои, теплоотражающие экраны и гибкие связи, которые передают тепло в атмосферу.

Здание снаружи становится более холодным, уходившее ранее тепло передается входящему воздуху, который

- уже подогретым - используется в дальнейшем для вентиляции в нормируемом объеме (или даже большем) без зоны дискомфорта, что повышает комфортность микроклимата и позволяет интенсивно вентилировать помещение в присутствии людей.

Таким образом, поток наружного воздуха одновременно используется:

- для необходимой вентиляции и повышения уровня комфортности микроклимата помещений;

- для улучшения теплозащиты как своеобразный дополнительный «утеплитель»;

- для рекуперации тепла в помещение как удобный, безопасный и дешевый теплоноситель, который осуществляет теплосъем со всего, что передает тепло в атмосферу, повышая теплотехническую однородность и долговечность наружных ограждающих конструкций. Хорошо известно, что одним из самым эффективных

утеплителей является воздух, в том случае, если он малоподвижен. Именно поэтому в традиционных утеплителях для повышения теплотехнической эффективности используется увеличение числа конвекционных ячеек, количества воздушных промежутков, задержка движения воздуха пу-

- \9

Тепловая защита зданий

ц м .1

Научно-технический и производственный журнал

направление движения наружного воздуха

направление движения регулирующего устройства (13, 14)

Рис. 1. Использование светопрозрачных конструкций при разработке САЭ: 1 — внешнее остекление; 2 — внутреннее остекление; 3 — промежуточное остекление; 4 — наружное межстекольное пространство; 5 — внутреннее межстекольное пространство; 6 — входные отверстия; 7 — вентиляционные отверстия; 8 — выходные отверстия; 9 — обратный клапан; 10 — козырек; 11 — оконная коробка; 12 — регулирующее устройство входящего воздуха; 13, 14 — устройства, регулирующие воздушный поток; 15 — отлив; 16 — теплоотражающий экран (жалюзи, светопрозрачная пленка с покрытием, К-стекло и т. п.)

шистыми материалами, выделением из воздуха инертных фракций с повышенной вязкостью и т. п. Эти методы снижают конвекцию и теплопередачу.

Естественно, что поток холодного наружного воздуха, особенно когда он интенсивный и влажный, эффективно осуществляет теплосъем с поверхностей наружных ограждений, увеличивает теплопотери и действует отрицательно на энергосбережение. Однако это происходит в случаях, когда поток после взаимодействия с теплыми поверхностями возвращается в атмосферу.

В случае, когда воздушный поток, который осуществил эффективный теплосъем с нужных поверхностей, направляется внутрь помещения путем переключения пути следования, получается также значительный тепловой эффект, но с прямо противоположным, уже положительным знаком.

Характер описываемых процессов зависит от геометрии прослойки, теплофизических характеристик материалов, температур внутреннего и наружного воздуха, расхода фильтрующегося воздуха, конструкции приемных и выводящих клапанов.

Следует отметить, что в этих условиях совместное действие теплоотражающего экрана в воздушном промежутке и вентилирования через этот промежуток внутрь помещения повышает тепловой эффект в 5-10 раз, что доказано экспериментально в постановочных экспериментах [5, 6]. Этот эффект будет повышен в дальнейшем в результате оптимизации. Очень важно и место размещения экрана, его характеристики, а также направление движения теплового потока от нагретого теплоотражающего экрана, расположенного в воздушной прослойке, - в атмосферу или рекуперируется внутрь помещения. Принцип действия энергоэффективной вентилируемой ограждающей конструкции представлен на рис. 1 (на примере светопрозрачной конструкции) [7].

При правильной организации поступления и прохождения наружного воздуха через конструкцию возможно снизить теплопотери из помещения через ЭВОК практически до минимума, что также было доказано экспериментально. В предлагаемом техническом решении холодный наружный воздух становится внутренним воздухом конструкции сразу после прохождения входной щели. В зимнем режиме он уже не может выйти в атмосферу, а проходит дальше внутрь конструкции, нагреваясь за счет тепла, выходящего из помещения. Входная щель расположена в нижней внешней части модуля наружной ограждающей конструкции.

При направлении потока на внутреннюю поверхность наружного экрана происходит срывание воздушной завесой из холодного входящего воздуха естественного конвекционного потока, который ранее (при отсутствии воздушной завесы) опускался по внутренней поверхности наружного экрана (оболочки) здания. Сразу на начальном этапе воздушная завеса охлаждает практически до наружной температуры наружную оболочку изнутри, а также другие слои, включая теплоотража-ющие экраны, и гибкие связи, которые передают тепло в атмосферу. Происходит выгодное использование «зоны дискомфорта с наружной температурой» до входа вентиляционного воздуха в помещение с применением установившегося режима с активным обдуванием поверхностей теплосъема большой площади экономичной затопленной полуограниченной плоской струей поступающего холодного воздуха. Поэтому здание с наружной оболочкой и внешними теплоотражающи-ми экранами, охлажденными практически до наружной температуры, соответственно практически не будет терять тепло в атмосферу через наружные ограждающие конструкции.

Некоторые основы проектирования ограждающих конструкций с вентилируемыми прослойками разрабатывались в нашей стране во второй половине прошлого века.

10

6'2014

Научно-технический и производственный журнал

Heat protection of buildings

ь„

Рис. 2. Возмущение конвективного потока плоской струей входящего воздуха

Так, еще в 1970-е гг. были исследованы процессы теплообмена через светопрозрачные конструкции при герметичной воздушной прослойке в условиях свободной конвекции, влияние геометрических характеристик конструкции окна на теплообмен (В.А. Дроздов, В.К. Савин, Ю.П. Александров. Теплообмен в светопрозрачных ограждающих конструкциях. М.: Стройиздат, 1979. 307 с).

Изучен характер формирования температурных полей и пограничных слоев при различных режимах и степени фильтрации наружного или внутреннего воздуха, определены значения и изучен характер изменения коэффициентов теплообмена на поверхности остекления в зависимости от высоты воздушной прослойки и режима фильтрующегося воздуха, выполнены расчеты тепловых потоков по конвективной и радиационной составляющим, построены критериальные соотношения, связывающие термическое сопротивление воздушной прослойки с температурными, те-плофизическими и аэродинамическими параметрами воздушной среды (В.Р. Хлевчук, Е.Т. Артыкпаев. Теплотехнические и звукоизоляционные качества ограждения домов повышенной этажности. М.: Стройиздат, 1979. 255 с.).

Теоретические основы эффекта рекуперации тепла при поперечной фильтрации воздуха через наружные ограждающие конструкции заложены Ф.В. Ушковым (Ф.В. Ушков. Теплопередача наружных ограждающих конструкций при фильтрации воздуха. М.: Стройиздат, 1969. 146 с.) Разработаны методы расчета наружных ограждений для продольно-поперечной многомерной фильтрации, созданы и испытаны вентилируемые наружные стеновые панели и окна [8, 9].

Актуальность перехода от неуправляемой инфильтрации наружного воздуха к организованной регулируемой подаче через специальные приточные устройства при условии сохранения комфортного микроклимата в помещении диктуется экономическими и гигиеническими положениями соответствующих нормативных документов.

Эффективность предлагаемого инновационного технического решения определяется возможностью создания специальных условий теплоотражения и плоской струи на-

ружного воздуха, прилегающей к наружному экрану.

На внутренней поверхности наружного остекления (или облицовочной панели) происходит срыв конвективного потока плоским (полуограниченным, затопленным) потоком поступающего холодного воздуха (своеобразной воздушной завесой) с активным теплосъе-мом со всех поверхностей, слоев, тепло-отражающих экранов и гибких связей, которые передавали тепло в атмосферу.

Этот процесс известен как эффект Коанда для затопленных (так как процесс идет в такой же среде) потоков, которые движутся вблизи плоской поверхности (т. е. полуограниченных) и захватывают частицы среды с собой. Между движущимся потоком и твердой плоской поверхностью образуется зона разряжения, которая заставляет поток (ламинарный и турбулентный) «прилипать» к плоской поверхности. В случае плоского турбулентного потока в установившемся режиме эффективность теплообмена между потоком и плоскостью повышается многократно.

Эффект Коёнда — физическое явление, названное в честь румынского ученого Анри Коанды, который в 1932 г. обнаружил, что струя воздуха или жидкости, вытекающая из сопла, стремится отклониться по направлению к стенке и при определенных условиях прилипает к ней. Это объясняется тем, что боковая стенка препятствует свободному поступлению воздуха с одной стороны струи, создавая вихрь в зоне пониженного давления.

Основной принцип действия эффекта Коанда в ограждающих конструкциях показан на рис. 2.

Этот эффект применяют и в проектировании систем кондиционирования для создания эффекта прилипшей к потолку струи воздуха для лучшей циркуляции воздуха в помещении.

Основные процессы, которые происходят в воздушной прослойке энергоэффективных вентилируемых ограждающих конструкций при организованной подаче в нее струи наружного воздуха, следующие:

- срыв поступающей воздушной струей падающего конвекционного потока;

- прилипание поступающей воздушной струи к наружной поверхности ограждения за счет эффекта Коанда;

- обеспечение принципа диагональности прохождения плоского воздушного потока за счет разнесения притока и вытяжка воздуха по различным углам конструкции;

- повышение эффективности теплосъема со всех тепло-отдающих слоев с помощью плоской прижатой турбулентной воздушной завесы;

- повышение тепловой однородности ограждающей конструкции за счет практического исключения утечек тепла по связям (мостикам), что позволяет в ЭВОК применять материалы с большей теплопроводностью;

- охлаждение теплоотражающих поверхностей и экранов с активной рекуперацией (возвратом) уходящего через ЭВОК тепла из здания.

Общепринятым в России критерием оценки теплотехнической эффективности строительных материалов и изде-

62014

11

Тепловая защита зданий

ц м .1

Научно-технический и производственный журнал

лий, в том числе наружных ограждающих конструкций, является их приведенное сопротивление теплопередаче. Согласно Своду правил СП 50.13330.2012 «Тепловая защита зданий» (актуализированная редакция СНиП 23-02-2003) «приведенное сопротивление теплопередаче фрагмента ограждающей конструкции Яо, м2оС/Вт - физическая величина, характеризующая усредненную по площади плотность потока теплоты через фрагмент теплозащитной оболочки здания в стационарных условиях теплопередачи, численно равная отношению разности температур по разные стороны фрагмента к усредненной по площади плотности потока теплоты через фрагмент».

Для определения этого показателя имеются как разработанные и стандартизованные методики и оборудование, так и соответствующие методы расчета, что позволяет сравнивать и оценивать теплотехнические характеристики различных конструкций.

Предлагаемые нами энергоэффективные вентилируемые ограждающие конструкции невозможно оценивать только по приведенному сопротивлению теплопередаче, так как в процессе эксплуатации они функционируют во внешних условиях, которые изменяются в широком диапазоне. При этом вентилирование и теплосъем в воздушной прослойке осуществляется наружным воздухом в режиме приточных устройств системы приточно-вытяжной вентиляции.

Для оценки конструкций ЭВОК предлагаются (дополнительно к существующим) еще два показателя:

1. Коэффициент уменьшения плотности теплового потока (Куп) при прохождении в центральной зоне ограждающей конструкции (определяет ориентировочно, на сколько уменьшается тепловой поток и соответственно повышаются теплотехнические характеристики модуля ограждающей конструкции):

Куп = Чт(ц) / Чх(ц). (1)

2. Коэффициент рекуперации (возвращения) теплового потока (Крп), который определяется в процентах от плотности входящего теплового потока:

Крп = (ЯТ(ц) - Ях(ц)) х 100% / яТ(ц), (2)

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

где дт(ц) и дх(ц) - плотность теплового потока на поверхностях ограждающей конструкции с теплой и холодной сторон (индекс «ц» обозначает центральную зону модуля ограждающей конструкции).

Следует отметить, что ЭВОК может успешно функционировать и в жаркое летнее время в режиме кондиционирования с защитой от солнца и перегрева помещения. Поэтому представляется целесообразным ЭВОК и комплексную САЭ оценивать в общепринятом порядке по реальному удельному энергопотреблению здания на отопление и вентиляцию за целый год эксплуатации.

В ближайшее время в НИИ строительной физики совместно с рядом институтов и производственных компаний предполагается провести целый комплекс исследовательских работ по испытаниям различных вариантов энергоэффективных вентилируемых ограждающих конструкций с целью разработки методов и технологий для повышения уровня энергосбережения и комфортности микроклимата помещений, а также опытное внедрение технологий «активного» энергосбережения на различных объектах. В ходе выполнения планируется решение следующих основных проблем: - повысить теплозащиту энергоэффективных наружных

ограждающих конструкций за счет активной рекупера-

12| -

ции тепла и оценить энергетическую эффективность использования перспективных конструкций в зданиях и сооружениях различного назначения;

- оценить эффективность дополнительного использования регулируемой рекуперации и утилизации низкопотенциального тепла вентиляционных выбросов с повышенным уровнем воздухообмена;

- разработать «гибридную» систему вентиляции повышенной комфортности с применением ветровых вентиляционных дефлекторов повышенной энергоэффективности (Патент РФ 2447366. Эжекционный способ создания тяги в вентиляционных и дымовых трубах с использованием энергии ветра / Ю.К. Аркадов, Н.И. Батура, Т.А. Ахмяров. Заявл. 10.11.2010. Опубл. 10.04.12. Бюл. № 10; Патент РФ 2447367. Дефлектор ветра для вентиляционных и дымовых труб (варианты) / Ю.К. Аркадов, Н.И. Батура, Т.А. Ахмяров. Заявл. 10.11.2010. Опубл. 10.04.2012. Бюл. № 10.) на новых принципах эжекции, которая будет совмещена с другими элементами системы «активного» энергосбережения;

- в системе «гибридной» вентиляции применить устройства теплохладоаккумуляции на фазовых переходах с повышенной степенью автономности, а также солнцезащитные и теплоотражающие устройства с использованием солнечной энергии для отопления и горячего водоснабжения;

- разработать совмещенную систему контроля и управления параметров микроклимата, потребления энергоресурсов, а также энергосберегающее авторегулирование режимами микроклимата, теплозащиты, вентиляции, теплохладо-аккумуляции, отопления, инженерного оборудования;

- разработать решения по использованию технологий «активного» энергосбережения в светопрозрачных и ограждающих конструкциях, а также оценить влияние различных теплозащитных экранов и их расположения на эффективность конкретных промышленных конструкций в составе общей комплексной САЭ. Испытания, проведенные в 2013 г. в климатической камере НИИСФ РААСН, показали, что для ЭВОК возможно повысить энергетическую эффективность в несколько раз относительно существующих современных ограждающих конструкций и действующих норм. Были получены коэффициенты рекуперации теплового потока выше 90% для светопрозрачных и выше 95% для непрозрачных ограждающих конструкций. Доказана и возможность ступенчатого повышения эффективности за счет размещения и последовательного действия двух и более теплоотражающих экранов/ слоев в зоне действия воздушной завесы.

Это позволяет предположить возможность практически полной рекуперации теплового потока через ЭВОК, включая светопрозрачные конструкции, что соответственно открывает новые перспективы для строительства и реконструкции зданий (сооружений, теплиц) с большим коэффициентом остекления.

Список литературы

1. Шубин И.Л., Спиридонов А.В. Законодательство по энергосбережению в США, Европе и России. Пути решения // Вестник МГСУ. № 3. 2011. Т. 1. С. 4-14.

2. Гагарин В.Г. Санация теплозащитной оболочки при реконструкции жилых зданий в городах России. Рекон-

^^^^^^^^^^^^^ 62014

Научно-технический и производственный журнал

Heat protection of buildings

струкция, энергетическая модернизация жилых зданий и тепловой инфраструктуры в Российской Федерации: Материалы Российско-немецкого технического семинара 8-9 декабря 2011. Москва. 2012. С. 23-51.

3. Вольфганг Файст. Основные положения по проектированию пассивных домов. М.: АСВ, 2011. 144 с.

4. Абдурафиков Р.М., Спиридонов А.В. Как оценивать энергоэффективные окна // Энергосбережение. 2013. № 7. С. 68-75.

5. Беляев В.С., Лобанов В.А., Ахмяров Т.А. Децентрализованная приточно-вытяжная система вентиляции с рекуперацией тепла // Жилищное строительство. 2011. № 3. С. 73-77.

6. Ахмяров Т.А., Беляев В.С., Спиридонов А.В., Шубин И.Л. Система активного энергосбережения с рекуперацией тепла // Энергосбережение. 2013. № 4. С. 36-46.

7. Патент РФ2295622. Вентилируемое окно / Т.А. Ахмяров. Заявл. 14.03.2005. Опубл. 20.03.07. Бюл. № 8.

8. Беляев В.С., Хохлова Л.П. Проектирование энергоэкономичных и энергоэффективных зданий. М.: Высшая школа, 1992. 255 с.

9. Умнякова Н.П. Теплозащита замкнутых воздушных прослоек с отражательной теплоизоляцией. Жилищное строительство. 2014. № 1-2. C. 16-20.

References

1. Shubin I.L., Spiridonov A.V. Legislation for Energy Conservation in USA, Europe and Russia. Ways for Decision. Vestnik MGSU. 2011. No. 3, v. 1, pp. 4-14. (In Russian).

2. Gagarin V.G. Sanitation of a envelopes at reconstruction of residential buildings in the cities of Russia. Reconstruction, energy modernization of residential buildings and thermal infrastructure in the Russian Federation: Materials of the Russian-German technical seminar on December 8-9, 2011. Moscow. 2012, pp. 23-51. (In Russian).

3. W.Feist Osnovnye polozhenia po proektirovaniyu passivnyh domov [Basic provisions on design of passive houses]. Moscow: ASV. 2011. 144 p. (In Russian).

4. Abdurafikov R.M., Spiridonov A.V. How to estimate energy efficient windows. Energosberezhenie. 2013. No. 7, pp. 6875. (In Russian).

5. Belyaev V.S, Lobanov V.A., Akhmyarov T.A. The decentralized forced-air and exhaust system of ventilation with heat recovery. Zhilishchnoe Stroitel'stvo [Housing Construction]. 2011. No. 3, pp. 73-77. (In Russian).

6. Akhmyarov T.A., Belyaev V.S., Spiridonov A.V., Shubin I.L. System of active energy saving with heat recovery. Energosberezhenie. 2013. No. 4, pp. 36-46. (In Russian).

7. Patent RF 2295622.Ventiliruemoe okno [Ventilated window]. Akhmyarov T.A. Declared 14.03.2005. Published 20.03.07. Bull. No. 8. (In Russian).

8. Belyaev V.S., Khokhlova L.P. Proektirovanie energoekonomichnyh I energoeffektivnyh zdaniy [Design of energy-efficient and power effective buildings ]. Moscow: Vysshaya shkola. 1992. 255 p. (In Russian).

9. Umnyakova N.P. Heat-shielding of the closed air layers with reflective thermal insulation. Zhilishchnoe Stroitel'stvo [Housing Construction]. 2014. No. 1-2, pp. 16-20. (In Russian).

_СПЕЦИАЛЬНАЯ ЛИТЕРАТУРА

Инсоляция и системы солнечного бактерицидного облучения помещений

Турулов В.А. Научное издание

М.: Издательский дом «Наука», 2013. 176 с.

Анализ отечественного и зарубежного нормирования инсоляции выявил, что в строительстве зданий применяют временной показатель и психоэмоциональную оценку. К сожалению, они являются косвенными характеристиками инсоляции, на что обратил внимание много лет назад основоположник отечественной гигиены Ф.Ф. Эрисман.

Автор на основе аналитического метода расчета инсоляции помещений определил уровень бактерицидной эффективности солнечных лучей, проникающих в помещение. Так, бактерицидная эффективность инсоляции комнаты за весь день в июле составляет, например, в Москве не более 40,5% при открытых окнах и 18,7% при закрытых при южной ориентации помещения; при двухчасовой инсоляции — 0,9%.

Оценка инсоляции получена на основе метода функциональной зависимости между числом выживших микроорганизмов и их начальным количеством при соответствующей дозе ультрафиолетового облучения воздушной среды. Учитывая недостаточность бактерицидной эффективности природного ультрафиолетового облучения помещений в условиях России, рекомендуется использовать современные системы солнечного облучения помещений.

Книга может представить интерес для архитекторов и санитарных врачей, решающих проблему обеззараживания воздушной среды зданий.

6'2014

Стоимость книги 450 р. Запись на диске — 300 р. E-mail: [email protected] Тел.: 8-989-196-15-29

13

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.