Выявление экономически целесообразной теплозащиты наружных ограждений трехэтажного здания Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

Научно-технический и производственный журнал

-------ЖИЛИЩНОЕ ---

СТРОИТЕЛЬСТВО

Reports of the VII Academic reading "Actual issues of building physics"

УДК 699.86:69.003

Е.Г. МАЛЯВИНА, канд. техн. наук ([email protected])

Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет (129337, г. Москва, Ярославское ш., 26)

Выявление экономически целесообразной теплозащиты наружных ограждений трехэтажного здания

Проведено сравнение совокупных дисконтированных затрат в различных вариантах утепления здания детского сада во Владимире. Сравнению подвергнуты варианты теплозащиты ограждающих конструкций здания, соответствующие, во-первых, табл. 3 СП 50.13330.2012 «Тепловая защита зданий»; во-вторых, уменьшенной теплозащите до разрешенных, величин по тому же СП и, в-третьих, при увеличенной в два раза толщине утеплителя по сравнению с первым вариантом. При традиционном подходе к обоснованию необходимой толщины утеплителя в наружных ограждениях в разных вариантах учитываются стоимости только утеплителя и затраты на теплоту для отопления. В предлагаемой работе сравнение выполнено при учете единовременных вложений на утепление здания, систему отопления, присоединение к тепловым сетям, ежегодных затрат на тепловую энергию и амортизацию оборудования. Стоимость электроэнергии на перемещение теплоносителя в системе отопления и стоимость присоединения к электросети пока приняты несущественными.

Ключевые слова: приведенное сопротивление теплопередаче, система отопления, тепловая энергия, совокупные дисконтированные затраты.

E.G. MALYAVINA, ([email protected]) National Research Moscow State University of Civil Engineering (26, Yaroslavskoe Highway, Moscow, 129337, Russian Federation)

Revealing of Economic Reasonability of Heat Insulation of Three-Storey Building's External Enclosing Structures

Comparison of total discounted costs for various variants of the heat insulation of the kindergarten in Vladimir is made. Comparison is made for variants of the heat protection of the building's enclosing structures corresponding, at first, to Table 3 SP 50.13330.2012 "Heat Protection of Buildings", secondly, to the heat protection reduced to permitted values according to the mentioned SP, and, thirdly, when the heat insulation thickness is increased by two times comparing with the first option. The traditional approach to the substantiation of the required thickness of heat insulation of external enclosing structures in various options takes into account only the cost of the heat insulator and expenditures for heat for heating. In this work, the comparison is made with due regard for one-time investments in the building heat insulation, the heating system, joining the heat networks, annual expenditures for heat energy and equipment amortization. The cost of power energy for heat carrier transfer in the heating system and the cost of joining the electric network are adopted, for the time being, as irrelevant.

Keywords: reduced resistance to heat transfer, heating system, heat energy, total discounted costs.

Вопросам теплозащиты зданий в настоящее время уделяется много внимания [1-6]. Увеличение приведенного сопротивления теплопередаче наружных ограждающих конструкций сверх норм, представленных в табл. 3 СП 50.13330.2012 «Тепловая защита зданий» по данным [7, 8], неэффективно. Такой вывод делается на основании сравнения затрат на утепление зданий с выгодой, получаемой от снижения потребности в тепловой энергии на отопление. В настоящей статье сделана попытка расширить подход к обоснованию толщины утеплителя и показать, что на нее оказывают влияние и другие экономические показатели проекта.

Так как в зданиях небольшого объема на 1 м2 отапливаемой площади приходится большая поверхность теплозащитной оболочки, такие здания особо чувствительны к требованиям теплозащиты, поэтому в качестве примера в статье рассмотрено небольшое здание.

Технико-экономическое сравнение вариантов различного утепления выполнено для здания детского дошкольного учреждения на 300 мест. Здание трехэтажное, отдельно

6'2016 ^^^^^^^^^^^^^

стоящее, сложной формы, с устройством внутреннего дворового пространства, с отапливаемым техническим подпольем расположено во Владимире.

Район строительства имеет следующие климатические характеристики по СП 131.13330.2012 «Строительная климатология»:

- расчетная температура наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 92% равна -28оС;

- средняя температура отопительного периода (периода с температурой наружного воздуха меньше и равной +10оС) -2,6оС, продолжительность 230 сут.

Расчетная температура внутреннего воздуха 21 оС.

Были рассмотрены следующие варианты сопротивления теплопередаче наружных стен и бесчердачных покрытий здания:

- вариант 1 - базовые значения по табл. 3 СП 50.13330.2012 «Тепловая защита зданий»;

- вариант 2 - по п. 5.2 СП 50.13330.2012 «Тепловая защита зданий», т. е. с применением коэффициента 0,63 к базовому сопротивлению теплопередаче наружной стены и коэффициента 0,8 - покрытия по отношению к варианту 1;

- 13

Доклады VII Академических чтений «Актуальные вопросы строительной физики»

------ЖИЛИЩНОЕ ---

строительство

Научно-технический и производственный журнал

Таблица 1

Характеристика Вариант 1 Вариант 2 Вариант 3

стена перекрытие стена перекрытие стена перекрытие

Сопротивление теплопередаче, м2оС/Вт 3,3 4,9 2,01 3,76 4,5 9,4

Толщина, м 0,11 0,21 0,03 0,16 0,22 0,42

Стоимость, р. 627275 765975 171075 583600 1254550 1531950

- вариант 3 - при увеличенной в 2 раза по сравнению с базовым вариантом 1 толщине утеплителя.

В качестве экономического показателя, дающего наиболее полную оценку вариантам утепления, приняты совокупные дисконтированные затраты (СДЗ) при средней норме дисконта 10%. На стоимость проекта наиболее значимое влияние оказывают составляющие, принятые к дальнейшему рассмотрению:

• толщина утеплителя и его стоимость;

• мощность системы отопления и ее стоимость;

• стоимость присоединения к тепловой сети (зависящая от мощности системы отопления);

• сезонные затраты тепловой энергии на отопление здания и ее годовая стоимость;

• амортизационные отчисления на восстановление системы отопления, зависящие в конечном итоге от мощности системы.

Стоимость электроэнергии на перемещение теплоносителя в системе отопления и стоимость присоединения к электросети в рассматриваемом примере приняты несущественными, однако, в дальнейшем это следует проверить.

В табл. 1 показаны значения приведенного сопротивления теплопередаче и толщины утеплителя в рассматриваемых вариантах, а также стоимости утеплителя при его цене с учетом транспорта и монтажа в 2500 р./м3 и площади стен 2281 м2, покрытий - 1459 м2.

В расчете принято сопротивление теплопередаче покрытия 9,4 м2оС/Вт чисто в исследовательских целях и не свидетельствует о рекомендациях принимать такое утепление покрытий в средней полосе России.

При реально существующих в настоящее время ценах системы отопления 20 тыс. р./кВт мощности системы; 11522 р./кВт присоединяемой к тепловой сети мощности систем; 1,25 р./кВтч тепловой энергии получены стоимости основ-

Таблица 2

ных составляющих совокупных дисконтированных затрат, которые представлены в табл. 2.

Интересно отметить, что увеличение толщины утеплителя в 2 раза приводит к сокращению потребления тепловой энергии всего на 28,8%. Из анализа данных табл. 2 следует, что это увеличение приводит к незначительному экономическому эффекту по сравнению с утеплением здания по базовому варианту 1. Однако надо учесть, что расчет выполнен при одинаковой цене утепления за 1 м3 утеплителя. На практике более толстые слои утеплителя создают большую нагрузку на элементы крепления к основному слою стены и требуют больших финансовых затрат на монтаж. Поэтому выгоду в 3,7% следует отнести к лежащей в пределах точности расчета.

Если же взять более дешевую систему отопления с ценой 5 тыс. р./кВт мощности, то результаты, приведенные в табл. 3, свидетельствует о целесообразности теплозащиты по варианту табл. 3 СП 50.13330.2012 «Тепловая защита зданий».

Снижение теплозащиты до минимальных норм, установленных в п. 5.2 СП 50.13330.2012 «Тепловая защита зданий», приводит к перерасходу финансовых средств в здании небольшого объема на 17,4% при системе отопления с ценой 5 тыс. р./кВт мощности системы и на 25,5% при цене системы отопления 20 тыс. р./кВт.

Данные табл. 3 показывают, что усиление теплозащиты в 2 раза по сравнению с базовым вариантом приводит к перерасходу финансовых средств на 8,4%. Такой результат, так же как и результат табл. 2, подтверждает выводы [7, 8] о нецелесообразности увеличения утепления по сравнению с базовым вариантом даже для зданий небольшого объема. Расчетом установлено, что СДЗ базового варианта 1 и 3 (при усиленной теплозащите) уравниваются при цене системы отопления 13 тыс. р./кВт мощности системы.

Показатель Вариант 1 Вариант 2 Вариант 3

Общая стоимость утеплителя, р. 1393250 754675 2208501

Мощность системы отопления, кВт 155 222 110

Стоимость системы отопления, р. 3100000 4434113 2208501

Стоимость присоединения к тепловым сетям, р. 1785899 2554476 1272309

Капитальные затраты, р. 6279149 7743264 6267310

Затраты теплоты на отопление за год, кВтч 412085 589429 293577

Эксплуатационные расходы на теплоту, р./г 514 405 733 783 366 472

Годовые амортизационные отчисления, р./г 673988 778318 779250

Суммарные эксплуатационные расходы, р./г 1188392 1514101 1115722

СДЗ за 15 лет, р. 35226403 44214908 34037524

Таблица 3

Показатель Вариант 1 Вариант 2 Вариант 3

Общая стоимость утеплителя, р. 1393250 754675 2208501

Мощность системы отопления, кВт 155 222 110

Стоимость системы отопления, р. 775000 1108528 553125

Стоимость присоединения к тепловым сетям, р. 1785899 2554476 1272309

Капитальные затраты, р. 3954149 2554476 4610934

Затраты теплоты на отопление за год, кВтч 412085 589429 293577

Эксплуатационные расходы на теплоту, р./г 514405 733783 366472

Годовые амортизационные отчисления, р./г 325238 279480 500794

Суммарные эксплуатационные расходы, р./г 839642 1015264 867266

СДЗ за 10 лет, р. 23637775 27639010 25781558

СДЗ за 15 лет, р. 43194971 50711188 46816200

14

62016

Научно-технический и производственный журнал

Reports of the VII Academic reading "Actual issues of building physics"

Выводы.

1. На совокупные дисконтированные затраты большое влияние оказывают стоимость системы отопления, стоимость присоединения системы к тепловой сети и амортизационные расходы, которые обычно не учитываются в технико-экономических обоснованиях эффективности определенной теплозащиты здания.

2. Важно, что значительное увеличение стоимости системы отопления (в 4 раза) работает на требование усилить теплозащиту незначительно.

3. Уменьшение толщины утеплителя до минимальных норм по п. 5.2 СП 50.13330.2012 «Тепловая защита зданий» нецелесообразно, так как, несмотря на снижение доли стоимости утеплителя в капитальных затратах, возрастает мощность и стоимость системы отопления и, следовательно, доля капитальных затрат, необходимых на присоединение системы отопления к тепловой сети. В эксплуатационных затратах увеличиваются затраты на тепловую энергию, которые не компенсируются снижением стоимости амортизации.

Список литературы

1. Данилов Н.Д., Собакин А.А., Федотов П.А. Выбор оптимального утепления стыка стен с цокольным перекрытием каркасно-монолитных зданий с проветривываемы-ми подпольями // Жилищное строительство. 2016. № 3. С 49-52.

2. Самарин О.Д., Насонова Е.О. Исследование зависимости теплотехнической однородности наружных ограждений от геометрических характеристик здания // Жилищное строительство. 2016. №1-2. С. 19-22.

3. Жеребцов А.В. Оценка фактора удельных потерь теплоты групп узлов наружных фасадных ограждающих конструкций с теплоизоляционным слоем из ПЕНОПЛЭКС® // Жилищное строительство. 2015. № 8. С 18-23.

4. Шеина С.Г., Мартынова Е.В. Оценка потенциала энергосбережения в жилищном фонде муниципального образования // Жилищное строительство. 2015. № 8. С. 28-31.

5. Вытчиков Ю.С. Сапарев М.Е. Повышение теплозащитных характеристик строительных ограждающих конструкций зданий и сооружений культурного исторического наследия // Промышленное и гражданское строительство. 2014. № 3. С. 52-55.

6. Черноиван В.Н, Новосельцев В.Г., Черноиван Н.В. Техническое состояние конструктивных слоев утепленных наружных стен эксплуатируемых зданий // Промышленное и гражданское строительство. 2014. № 4. С. 37-39.

7. Гагарин В. Г., Козлов В. В. Теплозащита и энергоэффективность в проекте актуализированной редакции СНиП «Тепловая защита зданий» // Инженерные системы. АВОК Северо-Запад. 2012. № 1. С. 10-16.

8. Гагарин В.Г., Козлов В.В. Перспективы повышения энергетической эффективности жилых зданий в России // Энергия, экономика, техника, экология. 2012. № 5. С. 25-32.

References

1. Danilov N.D., Sobakin A.A., P.A.Fedotov A.A. Selection of optimal insulation of a wall joint with basement overlapping of frame-monolithic buildings with ventilated underground. Zhilishchnoe Stroitel'stvo [Housing Construction]. 2016. No. 3, pp. 49-52. (In Russian).

2. Samarin O.D., Nasonova O.E. The study of dependence of thermotechnical uniformity of external enclosures on geometrical adjectives of buildings. Zhilishchnoe Stroitel'stvo [Housing Construction]. 2016. No. 1-2, pp. 19-22. (In Russian).

3. Zherebtsov A.V. Assessment of specific heat losses factor of groups of joints of external enclosing structures with a heat insulation layer of PENOPLEX®. Zhilishchnoe Stroitel'stvo [Housing Construction]. 2015. No. 8, pp.18-23. (In Russian).

4. Sheina S.G., Martynova E.V. Assessment of energy saving potential of housing stock of a municipal formation. Zhilishchnoe Stroitel'stvo [Housing Construction]. 2015. No. 8, pp. 28-31. (In Russian).

5. Vytchikov Ju.S., Saparev M.E. Increase of thermal protection characteristics of the construction building enclosing structures and historical cultural heritage objects. Promyshlennoye i grazhdanskoye stroitel'stvo. 2014. No. 4, pp. 52-55. (In Russian).

6. Chernoivan V.N., Novoseltsev V.G., Chernoivan N.V. Technical state of construction layers of the heat performed exterior walls of operating buildings. Promyshlennoye I grazhdanskoye stroitel'stvo. 2014, No. 4, pp. 37-39. (In Russian).

7. Gagarin V.G., Kozlov V.V. Thermal performance and power efficiency in the draft actualized edition of SNiP Thermal protection of the buildings. Inzhenernye sisyemy. AVOK. Severo-Zapad. 2012. No. 1, pp. 10-16. (In Russian).

8. Gagarin V.G., Kozlov V.V. Prospects of the power efficiency increase of residential buildings in Russia. Energya, economika, tekhnika, ecologiya. 2012. No. 5, pp. 25-32. (In Russian).

Стройиндустрия

МЕЖРЕГИОНАЛЬНАЯ СПЕЦИАЛИЗИРОВАННАЯ ВЫСТАВКА

ш

27-29 октября

г. Симферополь, ул. Киевская, 115,

Дкгш

Современные строительные а

материалы и технологии. Краски, лаки,

Строительные машины и механизмы. _ : ^

Окна, двери. >

Сантехника. ^^ * . £

Экология. Системы очистки воды..,'4Я|. Системы отопления, вентиляции® и кондиционирования. ^И

Электротехническое и осветительн^^ИВ; оборудование. I » :

Энергосбережение и использование ^ нетрадиционных экологически чистых источников энергии,

Системы автоматизации. Программное обеспечение предприятий строительной, энергетической, электротехнической отраслей промышленности.

ФОРУМ

КРЫМСКИЕ ВЫСТАВКИ

Оргкомитет: Республика Крым,

г. Симферополь, ул. Горького, В, оф. 27,

моб.: +7 978 7В 176 83,

телефакс: +7(36 52| 54-60-66,

+7(3652) 54-67-46,

E-mail: [email protected],

http J/oxpoforumbizJ

62016

15