Научная статья на тему 'РАСЧЕТ УРОВНЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИ ЦЕЛЕСООБРАЗНОЙ ТЕПЛОЗАЩИТЫ'

РАСЧЕТ УРОВНЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИ ЦЕЛЕСООБРАЗНОЙ ТЕПЛОЗАЩИТЫ Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

CC BY
24
4
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Журнал
Вестник МГСУ
ВАК
RSCI
Ключевые слова
ТЕПЛОВАЯ ЗАЩИТА ЗДАНИЯ / ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩЕЕ МЕРОПРИЯТИЕ / ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТЬ / ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ / ПЕРВИЧНОЕ ТОПЛИВО

Аннотация научной статьи по строительству и архитектуре, автор научной работы — Фролова Анастасия Анатольевна, Лухменёв Павел Игоревич

Введение. Выбор уровня теплозащиты должен опираться на экономические показатели зданий с учетом затрат на поддержание заданного теплового микроклимата помещений. Поэтому вначале необходимо определить энергетические затраты на отопление, свободное и машинное охлаждение зданий. Для этой цели исследуются здания, отличающиеся размерами, этажностью в районах Российской Федерации с различной продолжительностью отопительного периода и интенсивностью солнечной радиации: в г. Москве (средняя полоса), г. Астрахани (южный район) и г. Воркуте (северный район). Материалы и методы. Задача решается расчетным путем на примере зданий различной геометрии в Москве, Астрахани и Воркуте. Рассматриваются различные уровни тепловой защиты наружных стен и покрытий и разные значения теплопоступлений в помещения. Для всех вариантов проводится расчет энергетических годовых затрат по затратам первичного топлива. Основные методы исследования - моделирование и сравнение. Результаты. Результаты представлены в виде таблиц годовых затрат первичной энергии, требуемых для поддержания заданного теплового режима различных вариантов зданий при разном уровне теплозащиты и тепло-поступлениях. Выводы. В рассматриваемых городах (Москва, Астрахань и Воркута) по результатам исследования получено, что наиболее выгодным вариантом теплозащиты зданий с энергетической точки зрения является наибольший уровень теплозащиты. Наличие тепловых поступлений в здание в течение года позволяет снижать нагрузку на систему отопления в холодный период года, но при этом для теплого и переходного периодов играет отрицательную роль из-за создания дополнительной нагрузки на систему кондиционирования воздуха. Из результатов расчетов также очевидно, что при теплонапряженности здания 40 Вт/м2 и выше в некоторых помещениях могут возникать случаи, когда в холодное время года требуется охлаждение помещения.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по строительству и архитектуре , автор научной работы — Фролова Анастасия Анатольевна, Лухменёв Павел Игоревич

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

CALCULATION OF THE LEVEL OF ENERGY EFFICIENT HEAT PROTECTION

Introduction. The choice of the level of heat protection of buildings should be based on the economic performance of buildings, taking into account the cost of maintaining the pre-set thermal microclimate on the premises. Hence, it is necessary to initially determine the amount of energy consumed by the heating, atmospheric and mechanical cooling of buildings. Towards this end, buildings that are different in size and have different numbers of storeys are studied. These buildings are located in various Russian regions featuring different periods of heating and solar radiation intensity. They are Moscow (central Russia), Astrakhan (southern region) and Vorkuta (northern region). Materials and methods. The problem is solved computationally; the authors use buildings of different geometry that are located in Moscow, Astrakhan and Vorkuta. Various levels of heat protection of external walls and coatings, as well as different values of heat gain are considered. For all options, annual energy costs are calculated using primary fuel costs. Simulation and comparison were chosen as the main research methods. Results. The results are presented in the form of tables of annual primary energy consumption required to maintain the pre-set thermal parameters for various building options featuring different levels of heat protection and heat gain. Conclusions. According to the research findings, the highest level of heat protection is the best heat protection option from the standpoint of energy consumption in the cities under consideration (Moscow, Astrakhan and Vorkuta). Year-round heat gains reduce the load on the heating system during cold seasons; however, they have a negative impact during warm seasons and transition periods due to the additional load on the air conditioning system. According to the calculation results, if the building heat density equals or exceeds 40 W/m2, some rooms may need cooling during cold seasons.

Текст научной работы на тему «РАСЧЕТ УРОВНЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИ ЦЕЛЕСООБРАЗНОЙ ТЕПЛОЗАЩИТЫ»

ИНЖЕНЕРНЫЕ СИСТЕМЫ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ

НАУЧНАЯ СТАТЬЯ / RESEARCH PAPER

УДК 699.86:697.1:697.971

DOI: 10.22227/1997-0935.2023.1.82-90

Расчет уровня энергетически целесообразной теплозащиты

Анастасия Анатольевна Фролова1'2, Павел Игоревич Лухменёв1'3

1 Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет

(НИУМГСУ); г. Москва, Россия; 2 Технологический университет имени дважды Героя Советского Союза, летчика-космонавта А.А. Леонова (МГОТУ); г. Королев, Россия; 3 Инженерное Дело; г. Москва, Россия

АННОТАЦИЯ

Введение. Выбор уровня теплозащиты должен опираться на экономические показатели зданий с учетом затрат на поддержание заданного теплового микроклимата помещений. Поэтому вначале необходимо определить энергетические затраты на отопление, свободное и машинное охлаждение зданий. Для этой цели исследуются здания, отличающиеся размерами, этажностью в районах Российской Федерации с различной продолжительностью отопительного периода и интенсивностью солнечной радиации: в г. Москве (средняя полоса), г. Астрахани (южный район) и г. Воркуте (северный район).

Материалы и методы. Задача решается расчетным путем на примере зданий различной геометрии в Москве, Астрахани и Воркуте. Рассматриваются различные уровни тепловой защиты наружных стен и покрытий и разные значения теплопоступлений в помещения. Для всех вариантов проводится расчет энергетических годовых затрат по затратам первичного топлива. Основные методы исследования — моделирование и сравнение. Результаты. Результаты представлены в виде таблиц годовых затрат первичной энергии, требуемых для под-М W держания заданного теплового режима различных вариантов зданий при разном уровне теплозащиты и тепло-

О О поступлениях.

Выводы. В рассматриваемых городах (Москва, Астрахань и Воркута) по результатам исследования получено, что наиболее выгодным вариантом теплозащиты зданий с энергетической точки зрения является наибольший g ® уровень теплозащиты. Наличие тепловых поступлений в здание в течение года позволяет снижать нагрузку на си-

> in стему отопления в холодный период года, но при этом для теплого и переходного периодов играет отрицательную

Е - роль из-за создания дополнительной нагрузки на систему кондиционирования воздуха. Из результатов расчетов

BQ оо также очевидно, что при теплонапряженности здания 40 Вт/м2 и выше в некоторых помещениях могут возникать

случаи, когда в холодное время года требуется охлаждение помещения.

л)

I

2 з КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: тепловая защита здания, энергосберегающее мероприятие, энергоэффективность, энерго-

® 75 сбережение, первичное топливо

ф ДЛЯ ЦИТИРОВАНИЯ: Фролова А.А., Лухменёв П.И. Расчет уровня энергетически целесообразной теплозащиты //

Л |5 Вестник МГСУ. 2023. Т. 18. Вып. 1. С. 82-90. DOI: 10.22227/1997-0935.2023.1.82-90 £ "

Si .2 Автор, ответственный за переписку: Анастасия Анатольевна Фролова, FrolovaAA@mgsu.ru.

о |

8< ™ §

Calculation of the level of energy efficient heat protection

$ | Anastasiya A. Frolova1,2, Pavel I. Lukhmenev1,3

JZ. w 1 Moscow State University of Civil Engineering (National Research University) (MGSU);

q Moscow, Russian Federation;

^ § 2 LEONOV Moscow Region University of Technology; Korolev, Russian Federation;

g ro 3 Engineering Delo; Moscow, Russian Federation

o E -

§ ABSTRACT

z

с

Introduction. The choice of the level of heat protection of buildings should be based on the economic performance of buildings, taking into account the cost of maintaining the pre-set thermal microclimate on the premises. Hence, it is ^ 2 necessary to initially determine the amount of energy consumed by the heating, atmospheric and mechanical cooling of

¡^ ' buildings. Towards this end, buildings that are different in size and have different numbers of storeys are studied. These

O JJ buildings are located in various Russian regions featuring different periods of heating and solar radiation intensity. They

g O are Moscow (central Russia), Astrakhan (southern region) and Vorkuta (northern region).

^ S Materials and methods. The problem is solved computationally; the authors use buildings of different geometry that are

S located in Moscow, Astrakhan and Vorkuta. Various levels of heat protection of external walls and coatings, as well as

_ different values of heat gain are considered. For all options, annual energy costs are calculated using primary fuel costs.

jj jj Simulation and comparison were chosen as the main research methods.

U > Results. The results are presented in the form of tables of annual primary energy consumption required to maintain

the pre-set thermal parameters for various building options featuring different levels of heat protection and heat gain.

82 © А.А. Фролова, П.И. Лухменёв, 2023

Распространяется на основании Creative Commons Attribution Non-Commercial (CC BY-NC)

Conclusions. According to the research findings, the highest level of heat protection is the best heat protection option from the standpoint of energy consumption in the cities under consideration (Moscow, Astrakhan and Vorkuta). Year-round heat gains reduce the load on the heating system during cold seasons; however, they have a negative impact during warm seasons and transition periods due to the additional load on the air conditioning system. According to the calculation results, if the building heat density equals or exceeds 40 W/m2, some rooms may need cooling during cold seasons.

KEYWORDS: heat protection of the building, energy saving actions, energy efficiency, energy saving, primary fuel

FOR CITATION: Frolova A.A., Lukhmenev P.I. Calculation of the level of energy efficient heat protection. Vestnik MGSU [Monthly Journal on Construction and Architecture]. 2023; 18(1):82-90. DOI: 10.22227/1997-0935.2023.1.82-90 (rus.).

Corresponding author: Anastasiya A. Frolova, FrolovaAA@mgsu.ru.

ВВЕДЕНИЕ

Интерес к определению уровня тепловой защиты зданий с точки зрения энергетической оценки возрастает с каждым годом [1-9]. Это связано с политикой энергосбережения в мире [10-14] и в Российской Федерации, в частности [15-19].

В современных нормативных документах базовые значения требуемого сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций назначены исходя из энергосбережения, но не подкреплены никакими расчетами. Они определяются по СП 50.13330.2012 «Тепловая защита зданий», табл. 3. Кроме того, СП 50.13330 допускает снижение базовых значений (п. 5.2) при условии, что потребление теплоты системами отопления и вентиляции здания не превысит нормируемых значений. Используя нормативный документ СП 50.13330, можно также определить значения сопротивления теплопередаче наружных ограждающих конструкций, исходя из санитарно-гигиенических условий. Однако такие значения возможно применять только для реконструируемых зданий и для которых по архитектурным или историческим причинам невозможно утепление стен снаружи.

С целью уменьшения затрат тепловой энергии зимой мы можем увеличивать сопротивление теплопередаче, за счет чего будут уменьшаться тепловые потери. В теплый период логичнее было бы уменьшить его, так как ограждающие конструкции в ночной период при выключенной системе кондиционирования воздуха могли бы легче охлаждаться из-за падения температуры наружного воздуха. Это привело бы к уменьшению потребления холода зданием.

Цель исследования — определение наиболее выгодного варианта тепловой защиты здания, способствующего экономному расходованию энергетических ресурсов.

Основная задача настоящей работы заключается в выяснении влияния различных климатических условий на энергетически целесообразный уровень теплозащиты здания.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Поставленная задача решалась для трех городов: Воркуты, Москвы [20] и Астрахани [21]. В табл. 1 приведена продолжительность наблюде-

ния отдельных интервалов температуры наружного воздуха в этих городах.

Продолжительность наблюдения температуры наружного воздуха в заданных интервалах определялась для г. Воркуты по СНиП П-А.6-72 «Строительная климатология и геофизика», для Москвы и Астрахани по Справочному пособию к СНиП 23-01-99* «Строительная климатология».

Воркута — город с продолжительным отопительным периодом 298 сут при низкой -9,5 °С средней температуре. Система отопления работает в этот период круглосуточно. Система охлаждения помещения функционирует только в рабочее время. Температура наружного воздуха выше +5 °С, т.е. период машинного охлаждения длится около 84 сут. Причем температура выше поддерживаемой в помещении при машинном охлаждении 22 °С, когда для сокращения теплопо-ступлений нужна усиленная теплозащита, бывает крайне редко — трое суток.

Москва — город с промежуточным между двумя рассматриваемыми городами климатом: отопительный период длится 205 сут и имеет среднюю температуру -2,2 °С. Период температуры наружного воздуха выше +5 °С отмечается около 178 сут, а выше 22 °С — 12 сут.

Астрахань — город с коротким относительно остальных рассмотренных городов 165 сут и теплым — средняя температура -0,7 °С отопительным периодом. В Астрахани продолжительный теплый период года. Температура наружного воздуха выше +5 °С длится около 228 сут. Температура выше поддерживаемой в помещении при машинном охлаждении 22 °С наблюдается порядка 75 сут.

В работе рассматриваются три варианта сопротивления теплопередаче наружной стены и покрытия, рассчитанные по СП 50.13330.2012 «Тепловая защита зданий»:

• первый вариант рассчитан по формуле (5.4) СП 50.13330.2012;

• второй по формуле (5.1) СП с применением понижающего коэффициента 0,63 для стен и 0,8 для покрытия по отношению к варианту 3;

• третий вариант тепловой защиты соответствует базовым нормам, исходя из энергосбережения по табл. 3 указанного СП.

< п

is

G Г

S 2

0 w t со

1 ф

У 1

J to

u-

^ I

n °

ф 3

0 Ф

01 о n

CO CO

n

Ф 6 > §6

ф )

ii

® 8

. DO

■ T

s □

s У с о <D Ж

10 10 о о 10 10 u w

Табл. 1. Число дней в году наблюдения температуры наружного воздуха в различных интервалах Table 1. The number of days in a year when the outdoor temperature was registered

Интервал температур, °С Temperature range, °С Средняя температура интервала, °С Average temperature, °С Продолжительность интервала, сут Interval duration, days

Воркута Vorkuta Москва Moscow Астрахань Astrakhan

+30 < t - - - 12

+26 < t < +29,9 +28 - 5 28

+22 < t < +25,9 +24 3 7 35

+16 < t < +21,9 +19 11 50 64

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

+8 < t <+5,9 +12 42 88 66

+5 < t < +7,9 +6,5 28 28 23

0 < t < +4,9 +2,5 57 65 49

-5 < t < -0,1 -2,5 55 52 46

-10 < t < -5,1 -7,5 45 32 24

-16 < t < -10,1 -13 47 23 12

-26 < t < -16 -21 51 14 6

-30 < t < -26,1 -28 11 1 -

-30,1 < t -38 15 - -

W (0

N N

О О

N N

¡г ш

U 3

> (Л

с и

U оо

. г

« (U jj

ф ф

О ё ---- "t^

§ 1 g<

z ■ i от* от ЕЕ

— -I-J

^ w

Е ¡5

CL ° ^ с

ю о

S3 «

о Е

СП ^ т- ^

£

от °

=3 ■8

О (О

Величины сопротивления теплопередаче приведены в табл. 2.

Для расчета приняты здания с одинаковой шириной 20,2 м. Длина зданий изменялась от 13,6 до 115,6 м. Все торцевые стены зданий без окон. Этажность варьировалась от 1 до 40 этажей. Доля остекления продольных стен — 0,55. Были при-

няты одинаковые офисные помещения размером 6,8 х 10,1 х 3,9 (й) м. Отдельные характеристики некоторых зданий приведены в табл. 3.

Удельные тепловые поступления в помещения (без учета солнечной радиации) приняты в рабочее время с 9 до 18 ч на трех уровнях: 0, 40, 80 Вт/м2.

Табл. 2. Сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций, м2 • °С/Вт Table 2. Resistance of enclosing structures to heat transfer, m2 • С/W

Город City Наименование ограждающей конструкции Type of enclosing structure Вариант теплозащиты 1 Heat protection option 1 Вариант теплозащиты 2 Heat protection option 2 Вариант теплозащиты 3 Heat protection option 3

Наружная стена / Exterior wall 1,558/1,558 2,401/2,439 3,811/3,871

Воркута Vorkuta Покрытие / Coating 1,753/1,753 4,065/4,130 5,080/5,162

Окно / Window 0,759 0,759 0,759

Наружная стена / Exterior wall 1,226/1,224 1,619/1,621 2,57/2,576

Москва Moscow Покрытие / Coating 1,379/1,371 2,74/2,748 3,42/3,423

Окно / Window 0,66 0,66 0,66

Наружная стена / Exterior wall 1,05/1,057 1,40/1,400 2,22/2,224

Астрахань Astrakhan Покрытие / Coating 1,18 2,37/2,371 2,96/2,967

Окно / Window 0,59 0,59 0,59

Примечание: до черты показаны значения требуемых нормами сопротивлений теплопередаче, после черты — расчетные.

Note: Above the line are the values of the heat transfer resistance required by the norms, below the line — the calculated ones.

Табл. 3. Основные геометрические характеристики зданий Table 3. Basic geometric characteristics of buildings

Параметр здания Building parameter Вариант здания Building option

Длина, м Length, m 13,6 20,4 61,2 88,4 115,6 115,6

Этажность Number of storeys 2 1 15 24 22 40

Площадь здания, м2 Building area, m2 549 412 18 544 42 856 51 373 93 405

Площадь наружных ограждающих конструкций, м2 Area of external enclosing structures, m2 802 729 10 760 22 116 25 638 44 705

Объем здания, м3 Building volume, m3 2143 1607 72 320 167 140 200 353 364 279

< П

i H G Г

S 2

О œ

n S

y ->■ J со

u-

^ I

n °

§ 3

о »

oî n

)

СЛ (h —

§ 3 a g

§

r §6

â §

g О

§ ) [[ [ «

л * . DO

■ г

s □

s У с о <D *

10 10 о о 10 10 u w

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

При расчете годовых затрат теплоты и холода учитывались удельные технологические тепло-поступления в помещения на 1 м2 площади пола в рабочее время, а также проникающая через свето-прозрачные ограждающие конструкции солнечная радиация. Очевидно, что чем ниже теплозащита, тем больше потребность здания в тепловой энергии. Величина внутренних теплопоступлений снижает нагрузку на систему отопления в рабочее время. Однако избытки теплопоступлений увеличивают нагрузку на систему кондиционирования воздуха, и чем выше теплозащита, тем больше эта нагрузка. Более низкая теплозащита способствует лучшему оттоку теплоты через наружные ограждающие конструкции здания.

Потребность в машинном охлаждении образуется и в периоды, когда температура наружного воздуха ниже температуры внутреннего воздуха 22 °С и когда выше внутренней. В этот второй период с увеличением теплозащиты падает нагрузка на машинный холод. В Астрахани влияние периода с более низкой

температурой наружного воздуха в формировании нагрузки на машинное охлаждение превалирует и суммарная годовая нагрузка на машинное охлаждение возрастает с увеличением теплозащиты. Увеличение размеров здания приводит к снижению удельной нагрузки на машинное охлаждение.

На рисунке данные о суммарном суточном тепло- и холодопотреблении системами отопления и охлаждения для варианта размеров здания № 4 (табл. 3), приведенные к 1 м2 пола, представлены в графическом виде для г. Москвы. Из рисунка видно, что для поддержания принятого температурного режима в одни и те же сутки во всем здании требуется и отопление, и охлаждение.

Оценку энергетически целесообразного уровня теплозащиты следует проводить по общему показателю между теплотой и холодом. Такой величиной является первичная энергия, необходимая для получения в дальнейшем теплоты и холода. В табл. 4 представлены удельные на 1 м2 площади пола потребности в первичной энергии на поддержание

(О (О

сч сч

о о

сч сч

К ф О 3 >| (Л С Ю 2 — Ш со

. г

« Я)

!i

ф ф

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

5 ё

о

о §<

о со

™ О

о

го

о

Е О

—- с

ю о

S я

о Е

¿О СТ> ^

Т- >s

(п

N 2500 -|

Я > 2000 ■

H m и 1500 ■

Л 1000 ■

is 500 ■

<U гл" С 0 ■

Я SB -500 ■

о я <и к -1000 ■

о -1500 ■

-2000 ■

H -2500 ■ -зооо -1

Температура наружного воздуха, °С Outdoor air temperature, °С

Температура наружного воздуха, °С Outdoor air temperature, °С b

>> -)

■8 il

О (0

Суточное тепло- n холодопотребленпе системами отопления и охлаждения, кВт-ч, здания в целом при теплопоступлений в помещения: a — 40 Вт/м2; b — 80 Вт/м2; потребление теплоты на отопление помещения с утеплением по вариантам: 1-1, 2-2\ 5-5; потребление холода на охлаждение помещения, утепленного по вариантам: 1—1 '; 2-2'; 5-5 ' Daily heat and cold consumption by heating and cooling systems, kWh, by the building as a whole with heat entering the premises a — 40 W/m2; b — 80 W/m2; heat consumption for space heating with insulation according to option 1-1\ according to option 2-2\ according to option 5-5; cold consumption for cooling purposes, insulated according to option 1—1'; according to option 2-2'; option 5-5 '

Вестник МГСУ • ISSN 1997-0935 (Print) ISSN 2304-6600 (Online) • Гом 18. Выпуск 1, 2023 Vestnik MGSU • Monthly Journal on Construction and Architecture • Volume 18. Issue 1, 2023

оз^зз 69'£33 Тб'бЗЗ ¿87.13 з'тзз 17£'£33 ¿I'£I3 I8'£33 ОЗ'бЗЗ 3l7'£I3 I £>33 8I'£33 £6'£I3 197.33 3'9£3 £'¿13 11'¿33 0'£l73 ^АЯ 08

З9'ш 037£1 Zt'£9l £17'I£I 3>£1 £17.51 8l'8l7l 9l7^£I £3'£9I ¿07М 173'8£I ¿3'6£I £3'8l7l ¿6'I9I 17'99I 3'££I 8l7'09I ,и/хд oi7

¿378 £8'06 ££'86 ^¿'88 6l7'36 017'I0I 9^16 86>6 173'80I 83'I6 I3'£6 03'£0I 88'£6 £6'66 O'OII ¿I'66 £17'£0I 9'03I ^АЯ 0

щщ.1(У[ Diuiindog

883 16Z £63 ¿83 363 963 8'I63 8'£63 ¿'£0£ 6>83 6'063 £'963 8'983 3'I63 663 1763 00£ 0I£ ^АЯ 08

861 ZOZ £03 661 1703 803 8'I03 I'903 I'l7l3 £'961 £'303 I'803 9761 £'303 013 ¿03 £13 1733 ,и/хд oi7

¿01 III HI 801 £11 ¿11 ¿'Oil I'£II 3'£3I I'80I I'l7ll 9'6II 9'80I l7'£II 131 £11 331 3£I ^АЯ 0

итщаццv чшжю&иэу

1783 ¿'983 163 £83 £'883 £63 ¿83 683 9'863 6783 3'£63 3'663 ¿'8£3 6'393 ZLZ 163 ¿63 ¿0£ ^АЯ 08

361 8>6I 661 £61 £'961 103 £61 9761 ¿'903 0'96I £'103 £'¿03 9'£¿I 0'08I 681 661 £03 1713 ,и/хд 017

001 £'£01 601 101 l7'£0I 311 TOT I'¿01 P'IZI 9>01 6'0II 9'03I ¿'£6 9'86 311 801 911 17£I ^АЯ 0

МODSOJY/ DMDOjy

£ Z I £ 3 I £ 3 I £ 3 I £ 3 I £ 3 I шво jb3jj нинэкнЛхэонокнэх aroaod/^

uoijdo uoijosjojd jbsjj ихйгпвеокнэх XHBHdBg

9 uoijdo Suipjmg 9 KHHBI/e XHBHdBg g uoijdo Suipjmg g KHHBI/e XHBHdBg p uoijdo Suipjmg p KHHBI/e XHBHdBg £ uoijdo Suipjmg £ KHHBI/e XHBHdBg Z uoijdo Suipjing Z KHHBI/e XHBHdBg j uoijdo Sinpjmg j KHHBI/e XHBHdBg

ш/1щ 'sSinpjmq ш suoijipuoo jbiiusijj jss-aid эщ швщшш oj рэрээи ваге joog эщ jo гш \ jsd sjusuiaimbai Ааюиэ /ireiuud ogpsds -f эщвх ги/ь.хдя 'хкинвйе a piaoiroA хнаокнэх хнннвйве эинвжйэМ/он вн ишсЬне HOHMiadsu a HxooHgsdxou вшш иКвГпокн ги \ вн эннапэ!//^ -f чгдвх

заданных тепловых условий в зданиях с различной теплозащитой, которые свидетельствуют о том, что выгодно устраивать теплозащиту с базовыми сопротивлениями теплопередаче в соответствии с СП 50.13330 (вариант 3).

Очевидно, что чем теплозащита меньше, тем теплопотребление на отопление здания больше. Так, при теплозащите по санитарно-гигиеническим условиям (вариант теплозащиты 1) годовая потребность в теплоте здания в 7 раз больше, чем при базовой теплозащите (вариант теплозащиты 3) при тепловыделениях 40 Вт/м2 в г. Москве. А в годовом разрезе нагрузка на системы машинного и свободного охлаждения меньше в зданиях с наименьшей теплозащитой (вариант теплозащиты 1) и при меньших теплопоступлениях в помещение. Об увеличении нагрузки на системы охлаждения при усилении теплозащиты писал Ю.А. Табунщиков в работе [22], нам удалось дополнить тезис количественной оценкой этого увеличения в зависимости от различных зданий и районов строительства.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ОБСУЖДЕНИЕ

В рассматриваемых городах по результатам исследования получено, что наиболее выгодным вариантом теплозащиты зданий с энергетической точки зрения является наибольший уровень теплозащиты. Теплопоступления от солнечной радиации создают дополнительную нагрузку на системы охлаждения здания в переходный и теплый периоды года. В холодное время года эти теплопоступления снижают нагрузку на системы отопления. Однако при удельных технологических теплопоступлениях в помещение в рабочее время 40 Вт/м2 и выше часты случаи, когда даже в отопительный период необходимо охлаждение здания.

Полученный результат подтверждает экономические расчеты, в которых сравниваются затраты на утеплитель с затратами на энергию для поддержания заданного режима здания. Впрочем, влияние теплозащиты на экономическую составляющую не ограничивается этими двумя показателями затрат. Окончательное решение должно быть за подробным экономическим расчетом.

(О (О

N N

О О

N N

К ш U 3

> (Л

с и

(0 00 . г

« (U j

Ф ф

О ё

СПИСОК ИСТОЧНИКОВ

о

о g<

о со

™ О

о

го

о

Е О

CL ° ^ с

ю о

S «

о Е

СП ^ т- ^

<л ю

■8 г

О (0 №

1. Назаров Р.У. Использование легких конструкций в многоэтажных зданиях, обеспечивающие энергосбережение и теплоустойчивость // Матрица научного познания. 2022. № 5-1. С. 43-50.

2. Нигматов И.И., Джимолов Ф.Д. Проектирование энергоэффективных бесчердачных вентилируемых крыш гражданских зданий // Политехнический вестник. Серия: Инженерные исследования. 2021. № 2 (54). С. 25.

3. Крутов А.А., Константинов А.П. Требуемое сопротивление теплопередаче свето-прозрачных ограждающих конструкций исходя из обеспечения комфортных условий // Жилищное строительство. 2021. № 11. С. 14-20. DOI: 10.31659/0044-4472-2021-11-14-20

4. Асанова Д.В. Энергосберегающий эффект от применения энергоэффективных фасадных систем многоэтажных зданий // Вестник науки Южного Казахстана. 2021. № 2 (14). С. 3-6.

5. Береговой А.М. Вопросы повышения тепловой защиты и энергоактивности малоэтажных зданий // Региональная архитектура и строительство. 2021. № 1 (46). С. 183-187.

6. Ha T.-T., Feuillet V., Waeytens J., Zibouche K., Peiffer L., Garcia Y. et al. Measurement prototype for fast estimation of building wall thermal resistance under controlled and natural environmental conditions // Energy and Buildings. 2022. Vol. 268. P. 112166. DOI: 10.1016/j.enbuild.2022.112166

7. Zheng W, Wei F., Su S., Cai J., Wei J., Hu R. Effect of the envelope structure on the indoor thermal environment of low-energy residential building in

humid subtropical climate: In case of brick-timber vernacular dwelling in China // Environmental Technology & Innovation. 2022. Vol. 28. P. 102884. DOI: 10.1016/j.eti.2022.102884

8. Щипачева Е.В., Шаумаров С.С. Влияние географической широты местности на тепловую инерцию наружных ограждающих конструкций зданий // Транспорт. Транспортные сооружения. Экология. 2021. № 2. С. 62-71. DOI: 10.15593/241 11678/2021.02.08

9. Малышева В.А., Фризен Е.Г., Адигамо-ва З.С. Модернизация фасада существующих зданий в соответствии с теплотехническими нормами // Известия вузов. Инвестиции. Строительство. Недвижимость. 2020. Т. 10. № 4 (35). С. 588-593. DOI: 10.21285/2227-2917-2020-4-588-593

10. Шокиров Р.М. Повышение энергоэффективности зданий в Республике Таджикистан // Инженерный вестник Дона. 2022. № 3 (87). С. 286-297.

11. Фролова А.А., Петров Г.А. Требуемый уровень теплозащиты ограждающих конструкций для общественных зданий в России и европейских странах // Энергосбережение и водопод-готовка. 2021. № 3 (131). С. 27-32.

12. Chen S., Zhang G., Xia X., Setunge S., Shi L. A review of internal and external influencing factors on energy efficiency design of buildings // Energy and Buildings. 2020. Vol. 216. P. 109944. DOI: 10.1016/j. enbuild.2020.109944

13. Deng Y., Gou Z., Gui X., Cheng B. Energy consumption characteristics and influential use behaviors in university dormitory buildings in China's

hot summer-cold winter climate region // Journal of Building Engineering. 2021. Vol. 33. P. 101870. DOI: 10.1016/j.jobe.2020.101870

14. Economidou M., Todeschi V., Bertoldi P., D'Agostino D., Zangheri P., Castellazzi L. Review of 50 years of EU energy efficiency policies for buildings // Energy and Buildings. 2020. Vol. 225. P. 110322. DOI: 10.1016/j.enbuild.2020.110322

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

15. Иванова Л.В. Развитие нормативных требований к тепловой защите зданий // Архитектура и дизайн. 2020. № 1. С. 33-44. DOI: 10.7256/25857789.2020.1.35796

16. Дерина М.А., Семина Г.А. Влияние климатических характеристик на энергетическую эффективность в многоквартирных жилых домах на примере г. Пензы // Образование и наука в современном мире. Инновации. 2021. № 2 (33). С. 106-112.

17. Шубин И.Л., Умнякова Н.П., Бутовский И.Н. Четверть века реализации нормирования энергопотребления российских отапливаемых зданий // БСТ: Бюллетень строительной техники. 2020. № 6 (1030). С. 7-12.

18. RaimundoA.M., OliveiraA.V.M. Analyzing thermal comfort and related costs in buildings under Portuguese temperate climate // Building

Поступила в редакцию 3 октября 2022 г. Принята в доработанном виде 29 ноября 2022 г. Одобрена для публикации 21 декабря 2022 г.

Об авторах: Анастасия Анатольевна Фролова — кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры теплогазоснабжения и вентиляции; Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет (НИУ МГСУ); 129337, г. Москва, Ярославское шоссе, д. 26; доцент кафедры техники и технологии; Технологический университет имени дважды Героя Советского Союза, летчика-космонавта А.А. Леонова (МГОТУ); 141074, Московская область, г. Королев, ул. Гагарина, д. 42; РИНЦ ID: 938815, Scopus: 57200089334; FrolovaAA@mgsu.ru;

Павел Игоревич Лухменёв — аспирант; Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет (НИУ МГСУ); 129337, г. Москва, Ярославское шоссе, д. 26; инженер систем отопления и вентиляции; Инженерное Дело; 127015, г. Москва, ул. Бутырская, д. 62; luhmenev@yandex.ru.

Все авторы сделали эквивалентный вклад в подготовку публикации. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

and Environment. 2022. Vol. 219. P. 109238. DOI: 10.1016/j.buildenv.2022.109238

19. Фролова А.А., Лухменев П.И. Энергетическое обоснование выбора системы кондиционирования воздуха для административно-торгового центра // Строительство: наука и образование. 2021. Т. 11. № 2. С. 38-45. DOI: 10.22227/23055502.2021.2.3

20. Малявина Е.Г., Фролова А.А. Экономическое обоснование выбора теплозащиты офисных зданий // Известия высших учебных заведений. Строительство. 2018. № 9 (717). С. 56-65.

21. Малявина Е.Г., Фролова А.А. Влияние климатических особенностей района строительства на экономически выгодный уровень тепловой защиты офисных зданий // Известия высших учебных заведений. Строительство. 2020. № 11 (743). С. 89-99. DOI: 10.32683/05361052-2020-743-11-89-99

22. Табунщиков Ю.А. О противоречивости требований к теплозащите зданий в летних и зимних условиях // АВОК: Вентиляция, отопление, кондиционирование воздуха, теплоснабжение и строительная теплофизика. 2013. № 3. С. 48-50.

< п i H G Г

S 2

0 œ t со

1 » y 1

J CD

u-

^ I

n °

» 3

о »

о n

REFERENCES

со со

n

Ш g

» 6

Г §6

t °

1. Nazarov R.U. The use of lightweight structures in multi-storey buildings providing energy saving and heat resistance. Matrix of Scientific Knowledge. 2022; 5-1:43-50. (rus.).

2. Nigmatov I.I., Jimolov F.D. Designing energy efficient roofless ventilated roofs of civil buildings. Polytechnic Bulletin. Series: Engineering Research. 2021; 2(54):25. (rus.).

3. Krutov A.A., Konstantinov A.P. The required resistance to heat transfer of translucent enclosing structures based on the comfortable conditions provi-

sion. Housing Construction. 2021; 11:14-20. DOI: 10. 31659/0044-4472-2021-11-14-20 (rus.).

4. Asanova D.V. Energy-saving effect from the use of energy-efficient facade systems of multi-storey buildings. Bulletin of Science of South Kazakhstan. 2021; 2(14):3-6. (rus.).

5. Beregovoy A.M. Thermal protection increasing and energy activity of low-rise buildings. Regional Architecture and Engineering. 2021; 1(46):183-187. (rus.).

6. Ha T.-T., Feuillet V., Waeytens J., Zibouche K., Peiffer L., Garcia Y. et al. Measurement prototype for fast estimation of building wall thermal resistance under

» )

[i

® 8

. DO

■ T

s □

s У с о <D *

10 10 о о 10 10 U W

(О (О

сч N

О О

N N

¡É ш

U 3 > (Л С И 2

U 00 . г

« (U

ÍJ ф ф

O ё

о

о g<

о со

™ О

о

го

о

Е о

CL ° ^ с

ю о

S ц

о Е

СП ^ т- ^

<л ю

£ w

Г

О (0 №

controlled and natural environmental conditions. Energy and Buildings. 2022; 268:112166. DOI: 10.1016/j. enbuild.2022.112166

7. Zheng W., Wei F., Su S., Cai J., Wei J., Hu R. Effect of the envelope structure on the indoor thermal environment of low-energy residential building in humid subtropical climate: In case of brick-timber vernacular dwelling in China. Environmental Technology & Innovation. 2022; 28:102884. DOI: 10.1016/j. eti.2022.102884

8. Shchipacheva E.V., Shaumarov S.S. Influence of the geographical latitude of the area on the thermal inertia of the external enclosing structures of buildings. Transport. Transport Facilities. Ecology. 2021; 2: 62-71. DOI: 10.15593/24111678/2021.02.08 (rus.).

9. Malysheva V.A., Frizen E.G., Adigamo-va Z.S. Facade renovation of existing buildings according to thermo technical standards. Proceedings of Universities. Investment. Construction. Real Estate. 2020; 10(4):(35):588-593. DOI: 10.21285/2227-2917-20204-588-593 (rus.).

10. Shokirov R.M. Improving the energy efficiency of buildings in the republic of Tajikistan. Engineering journal of Don. 2022; 3(87):286-297. (rus.).

11. Frolova A.A., Petrov G.A. Required level of heat protection of enclosing constructions for public buildings in Russia and European countries. Energy Saving and Water Treatment. 2021; 3(131):27-32. (rus.).

12. Chen S., Zhang G., Xia X., Setunge S., Shi L. A review of internal and external influencing factors on energy efficiency design of buildings. Energy andBuildings. 2020; 216:109944. DOI: 10.1016/j.en-build.2020.109944

13. Deng Y., Gou Z., Gui X., Cheng B. Energy consumption characteristics and influential use behaviors in university dormitory buildings in China's hot summer-cold winter climate region. Journal of Building Engineering. 2021; 33:101870. DOI: 10.1016/j. jobe.2020.101870

Received October 3, 2022.

Adopted in revised form on November 29, 2022.

Approved for publication on December 21, 2022.

BioNOTEs: Anastasiya A. Frolova — Candidate of Technical Sciences, Associate Professor, Associate Professor of the Department of Ventilation and Heat and Gas Supply; Moscow State University of Civil Engineering (National Research University) (MGSU); 26 Yaroslavskoe shosse, Moscow, 129337, Russian Federation; Associate Professor of the Department of Engineering and Technology; LEONOV Moscow Region University of Technology; 42 Gagarina st., Moscow region, Korolev, 141070, Russian Federation; ID RSCI: 938815, Scopus: 57200089334; FrolovaAA@mgsu.ru;

Pavel I. Lukhmenev — postgraduate; Moscow State University of Civil Engineering (National Research University) (MGSU); 26 Yaroslavskoe shosse, Moscow, 129337, Russian Federation; Engineer of heating and ventilation systems; Engineering Delo; 62 Butyrskaya st., 127015, Moscow, Russian Federation; luhmenev@yandex.ru. All authors made an equivalent contribution to the preparation of the publication. Conflict of the interests: the authors declare no conflict of interest.

14. Economidou M., Todeschi V., Bertoldi P., D'Agostino D., Zangheri P., Castellazzi L. Review of 50 years of EU energy efficiency policies for buildings. Energy and Buildings. 2020; 225:110322. DOI: 10.1016/j.enbuild.2020.110322

15. Ivanova L.V. Evolution of regulations for thermal protection of buildings. Architecture and Design. 2020; 1:33-44. DOI: 10.7256/2585-7789.2020.1. 35796 (rus.).

16. Derina M.A., Semina G.A. Influence of climatic characteristics on energy efficiency in multi-apartment residential buildings on the example of Penza. Education and Science in the Modern World. Innovation. 2021; 2(33):106-112. (rus.).

17. Choubin I.L., Umnyakova N.P., Bu-tovsky I.N. Quarter-century of regulation of energy consumption of Russian heated buildings. BST: Building Machinery Bulletin. 2020; 6(1030):7-12. (rus.).

18. Raimundo A.M., Oliveira A.V.M. Analyzing thermal comfort and related costs in buildings under Portuguese temperate climate. Building and Environment. 2022; 219:109238. DOI: 10.1016/j.buil-denv.2022.109238

19. Frolova A.A., Lukhmenev P.I. Energy-focused substantiation of the choice of an air conditioning system for an office and shopping building. Construction: Science and Education. 2021; 11(2):38-45. (rus.).

20. Malyavina E.G., Frolova A.A. Economic justification of the choice of the thermal protection of office buildings. News of Higher Educational Institutions. Construction. 2018; 9(717):56-65. (rus.).

21. Malyavina E.G., Frolova A.A. The influence climate features of the construction area on the economically favorable level thermal protection in office buildings. News of Higher Educational Institutions. Construction. 2020; 11(743):89-99. DOI: 10.32683/05 36-1052-2020-743-11-89-99 (rus.).

22. Tabunschikov Yu.A. About contradictions of requirements for thermal protection of buildings in summer and winter. AVOK. 2013; 3:48-55. (rus.).

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.