Энергосбережение микроклимат в здании доклад

Обновлено: 02.07.2024

Повышение энергетической эффективности системы обеспечения микроклимата достигается за счет широкого применения при проектировании и эксплуатации зданий энергосберегающих мер.

Энергосберегающие мероприятия в системах обеспечения микроклимата имеют своей целью обеспечить заданные значения энергетических показателей микроклимата помещения при минимальном расходе энергии.

При проектировании систем климатизации следует прежде всего отдавать предпочтение рациональным видам систем, затем предусматривать комплекс мероприятий по снижению нагрузки на системы и снижению энергопотребления в процессе эксплуатации. Последнее может быть достигнуто в результате применения эффективных методов регулирования.

Большое влияние на энергопотребление имеют архитектурно-планировочные решения и параметры теплозащиты, которые определяют тепловую нагрузку на системы отопления, вентиляции и кондиционирования.

Помимо теплозащиты здания повысить энергетическую эффективность обеспечения микроклимата может экономическая оптимизация конструктивных элементов здания. Теплопоступления от солнечной радиации зависят от степени остекления фасадов, наличия солнцезащитных устройств, соотношения сторон здания и ориентации фасадов. Увеличение степени остекления приводит к возрастанию расхода теплоты на отопление-охлаждение здания.

На энергопотребление влияет форма зданий. Для зданий, имеющих вытянутую форму, можно выбрать такую ориентацию, при которой расход теплоты на отопление будет наименьшим.

От соотношения сторон и высоты здания зависит площадь наружных ограждений и, следовательно, величина теплопотерь.

Эффективным средством снижения тепловых нагрузок на системы климатизации служит совмещение функций ограждений и систем. Это, например, вентилируемые окна, в которых в холодное время утилизируется тепло вытяжного воздуха, а в теплое время удаляется поглощенное в окне тепло от солнечной радиации.

Существенно снизить тепловую нагрузку на системы вентиляции и кондиционирования в теплый период года может ночное проветривание,при котором воздухообмен может быть снижен почти в 2 раза. Дополнительно воздухообмен может быть уменьшен при использовании для ночного проветривания каналы междуэтажных перекрытий.

Одним из наиболее используемых средств повышения энергоэффективности является утилизация теплоты выбросного воздуха. В теплообменнике теплота удаляемого вытяжными системами воздуха передается приточному воздуху, что снижает теплопотребление воздухонагревателей систем вентиляции и кондиционирования. Используются теплообменники регенеративные, рекуперативные и с промежуточным теплоносителем. Последние имеют меньшую тепловую эффективность, но обладают лучшими эксплуатационными качествами.

Для повышения потенциала вторичных и возобновляемых источников энергии используют тепловые насосы, которые представляют собой обращенную холодильную машину, с помощью которой можно извлечь тепло из среды с относительно низкой температурой, т.е. низкопотенциальное тепло.

Одним из неисчерпаемых источников тепла является солнечная энергия, которая используется в гелиоустановках.

Снизить энергопотребление системами обеспечения микроклимата могут энергоэффективные режимы работы.Это периодическая работа систем отопления, при которой в период, когда помещение не эксплуатируется, в нем поддерживается более низкая температура, периодическое вентилирование.

Таким образом ясно, что в целом снизить энергопотребление системами обеспечения микроклимата можно, объединив в комплексе все устройства и технологии по снижению энергопотребления до уровня, при котором сохраняются требуемые параметры микроклимата в помещении. Это возможно при наличии системы автоматизированного управления.

Библиографический список

1. Внутренние санитарно-технические устройства. В 3 ч. Ч. 1. Отопление. /В.Н. Богословский и др.; Под ред. И.Г. Староверова и Ю.И. Шиллера.-4-е изд., перераб. и доп. – М.: Стройиздат, 1990.-344 с. (Справочник проектировщика).

2.Внутренние санитарно-технические устройиства. В 3 ч. Ч.3 Вентиляция и кондиционирование воздуха. Кн.1. / В.Н. Богословский, А.И. Пирумов, В.Н. Посохин и др.; Под ред. Н.Н. Павлова и Ю.И. Шиллера. –4-е изд., перераб. и доп. –М.: Стройиздат, 1992-319 с. (Справочник проектировщика).

3.Вентиляция и кондиционирование воздуха. Кн.2. / Б.В. Баркалов, Н.Н. Павлов и др.; Под ред. Н.Н. Павлова и Ю.И. Шиллера. –4-е изд., перераб. и доп. –М.: Стройиздат, 1992-416 с. (Справочник проектировщика).

4. ГОСТ 12.1.005-88 . Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны.

5 . ГОСТ 30494 . Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях.

Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов (88‰).

Папиллярные узоры пальцев рук - маркер спортивных способностей: дерматоглифические признаки формируются на 3-5 месяце беременности, не изменяются в течение жизни.

Общие условия выбора системы дренажа: Система дренажа выбирается в зависимости от характера защищаемого.

Общие принципы энергосбережения в зданиях и сооружениях включают в себя:

- организацию учета и контроля за использованием энергоресурсов;

- обоснованность норм потребления энергоресурсов, соответствующих санитарно-гигиеническим требованиям к микроклимату зданий;

- уменьшение потерь энергии и энергоносителя до уровня эксплуатационно неизбежных;

- использование энергии вторичных энергоресурсов;

- частичное замещение потребления произведенных энергоресурсов потреблением энергоресурсов природных источников.

Мероприятия по энергосбережению в системах отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха условно можно разделить на четыре группы:

I. Учет и контроль за использованием энергоносителей.

Приборный учет тепловой энергии и расхода теплоносителяотносится к организационным мерам и позволяет выявить фактическое потребление, которое в общем случае может отличаться от проектного потребления тепловой энергии зданиями и сооружениями. Это отличие может составлять до 30 % плановых (проектных) показателей. Превышение планового теплопотребления, как правило, связано с ухудшенными характеристиками ограждающих конструкций.

II.Объемно-планировочные, строительно-конструктивные меры по энергосбережению.

Cвязаны с уменьшением тепловых потерь и теплопоступлений. Конкретная их реализация обеспечивается:

- выбором ориентации здания относительно сторон света;

- выбором формы здания в плане и по вертикали, применением солнцезащитных устройств;

- уменьшением затрат энергии на искусственное освещение;

- выбором степени и характера остекления;

- подбором тепловой изоляции, обеспечивающей термические сопротивления элементов ограждающих конструкций, удовлетворяющих нормам тепловой защиты зданий. Вторая составляющая мер по энергосбережению из этой группы связана с уменьшением расхода инфильтрующегося воздуха (герметизация проемов и стыков).

В целом все рассмотренные выше мероприятия предусматриваются на стадии проектирования зданий.

III. Технические меры по энергосбережению — совершенствование систем и их элементов.

К этой группе мероприятий по энергосбережению можно отнести:

- уточнение расчетных условий (выбор расчетных температур наружного и внутреннего воздуха, правильный выбор необходимого количества свежего воздуха);

- зональный и точечный обогрев, выравнивание температурного градиента по высоте помещений;

- уменьшение инфильтрации (создание подпора, воздушных завес и др.);

- снижение потерь (изоляция трубопроводов и воздуховодов, уменьшение коэффициентов гидравлических и аэродинамических потерь, исключение утечек теплоносителя, повышение тепловой эффективности теплообменного оборудования);

- регулирование мощности систем с использованием различных способов, обеспечивающих снижение расхода энергии;

- комбинирование систем (например, центральная и автономная системы кондиционирования воздуха) и с другими системами (например, комбинирование системы кондиционирования воздуха и системы отопления);

- автоматизация процессов теплоснабжения и подготовки воздуха;

- интенсификация процессов тепло- и массообмена для оборудования, обеспечивающего микроклимат зданий, и др.;

- обеспечение пропускной способности трубопроводов водяных систем.

IV. Энергосбережение путем утилизации природных теплоты и холода использования вторичных энергоресурсов.

Эта группа мероприятий по энергосбережению включает в себя:

- пассивное и активное использование солнечной энергии;

- пассивное и активное (с применением теплонасосных установок) использование природных теплоты и холода воды, наружного воздуха, грунта;

- использование потенциала вторичных энергоресурсов (теплоты и холода удаляемого воздуха, теплоты источников освещения, нагревательных приборов, сточных вод и др.);

- использование теплонасосных установок в целях повышения потенциала природных источников теплоты и вторичных энергоресурсов.

В целом мероприятия рассматриваемой нами четвертой группы по энергосбережению можно разделить на

- долгосрочные мероприятия (требующие значительных капитальных вложений, со сроком окупаемости более 5 лет). К долгосрочным мероприятиям относятся, например, утепление наружных стеновых ограждений зданий с использованием жестких плит, гибких матов и других материалов, замена оконных блоков и др.

- среднесрочные мероприятия (со сроком окупаемости от 2 до 5 лет). Включают в себя, например, внедрение оптимальных графиков регулирования расхода и температуры теплоносителя с использованием средств автоматизации и контроля, уплотнение оконных и дверных проемов, стыков стеновых панелей.

- первоочередные мероприятия (со сроком окупаемости до 2 лет). Характеризуются малым сроком внедрения и небольшим сроком окупаемости. К ним могут относиться, например, организационные мероприятия, позволяющие заинтересовать потребителей тепловой энергии в экономии топлива, технические мероприятия по обеспечению требуемого качества сетевой воды и др.

Использование вторичных энергетических ресурсов в зданиях и сооружениях, на примере установок кондиционирования воздуха, работающих с использованием рециркуляции и утилизации теплоты отработавших в помещении вентиляционных выбросов.

Наиболее простым, не требующим значительных капиталовложений методом снижения затрат теплоты, поступающей от внешних источников, на подогрев воздуха в системах приточной вентиляции и кондиционирования воздуха является рециркуляциявоздушного потока.При этом часть удаляемого воздуха подмешивается к воздуху, подаваемому в помещение. Возможная принципиальная схема установки кондиционирования воздуха, работающей на принципе рециркуляции, представлена на рисунке 1.

1 — калорифер первой ступени подогрева воздуха; 2 — оросительная камера; 3 — калорифер второй ступени подогрева воздуха; 4, 5 — приточный и вытяжной вентиляторы; 6 — обслуживаемое помещение; 7 — трехходовой клапан; 8 — циркуляционный насос; С / ₁ и С / ₂ — точки, соответствующие параметрам воздуха после смешения при применении рециркуляции в холодный период года; С₁ и С₂ — то же в теплый период года

Рисунок 1 - Схема установки кондиционирования воздуха в холодный и теплый периоды года

Рассмотрим схему рециркуляции воздуха для холодного периода года.

Наружный воздух, за счет разряжения, создаваемого вентилятором 4, последовательно проходит калорифер 1 первой ступени подогрева воздуха, оросительную камеру 2 и калорифер 2 первой ступени подогрева воздуха. В результате перед входом в помещение он подогревается и насыщается до определенного значения влагой (с помощью оросительной камеры 2). Температура и влажность воздуха, поступающего в помещения определяются санитарно-гигиеническими нормами, предъявляемыми к конкретному помещению.

На выходе из помещения воздух нагнетается с помощью вентилятора 5 в обратную магистраль для повторного использования (рециркуляции). Рециркуляционный воздух может подмешиваться к наружному либо перед оросительной камерой 2, либо перед калорифером второй ступени 3.

Прогрев калориферов до определенной температуры может осуществляться теплоносителем (например, водой), поступающим из основной системы теплоснабжения.

Оросительная камера 2, для поддержания необходимого уровня жидкости (воды) находящейся в ней, имеет постоянную подпитку холодной водой из системы водоснабжения через трехходовой кран 7 и циркуляционный насос 8.

Несмотря на простоту и экономичность схемы, представленной на рисунке 1, возможности реализации метода рециркуляции воздушного потока на практике ограничены. Рециркуляция недопустима при наличии в удаляемом воздухе

- взрыво- и пожароопасных примесей,

- болезнетворных микроорганизмов и т.п.

Кроме того, расход свежего наружного воздуха, подаваемого в помещение, должен быть не ниже минимального расхода, регламентируемого нормативными документами. Только приотсутствии людей в помещении допускается подача 100 % удаляемого воздуха на рециркуляцию.

При невозможности применения рециркуляции теплота и холод удаляемого воздуха могут передаваться приточному воздуху в теплообменниках-утилизаторах. При этом в целях полезного использования может извлекаться как явная, так и скрытая теплота. В последнем случае применяются конденсационные теплообменники-утилизаторы различного типа.

Пример принципиальной схемы установки кондиционирования воздуха, в которой используется рекуперативный теплообменник-утилизатор теплоты вентиляционных выбросов, представлен на рисунок 2.

1 — приточный клапан; 2 — воздушный фильтр; 3 — рекуперативный теплообменник-утилизатор; 4,11 — калориферы первой и второй ступеней подогрева воздуха; 5 — форсуночная камера орошения; 6 — приточный вентилятор; 7 — циркуляционный насос; 8 — трехходовой клапан; 9 — обводная линия; 10 — вытяжной вентилятор

Рисунок 2 - Схема установки кондиционирования воздуха c утилизацией теплоты вентиляционных выбросов в рекуперативном конденсационном теплообменнике

Наружный воздух, за счет разряжения, создаваемого вентилятором 6, последовательно проходит приточный клапан 1, воздушный фильтр 2, рекуперативный теплообменник-утилизатор 3, калорифер 4 первой ступени подогрева воздуха, оросительную камеру 5 и калорифер 11 второй ступени подогрева воздуха. В результате перед входом в помещение он подогревается и насыщается до определенного значения влагой (с помощью оросительной камеры 5).

На выходе из помещения воздух засасывается с помощью вытяжного вентилятора 10 в обратную магистраль и проходит через рекуперативный теплообменник-утилизатор 3, отдавая часть теплоты наружному воздуху.

Оросительная камера 5, для поддержания необходимого уровня жидкости (воды) находящейся в ней, имеет постоянную подпитку холодной водой из системы водоснабжения через трехходовой клапан 8 и циркуляционный насос 7.

Наибольшая эффективность применения теплообменников-утилизаторов имеет место при утилизации теплоты вытяжного воздуха, имеющего большое влагосодержание. В этом случае требуется источник холодоснабжения, в качестве которого может использоваться холодильная машина. Наиболее целесообразно использовать холодильные машины с воздушными конденсатором и испарителем, которые размещаются в приточном воздуховоде. Тогда в качестве воздушных испарителей и конденсаторов можно использовать стандартные воздухонагреватели, которые через систему трубопроводов подключаются непосредственно к компрессору холодильной машины.

Схема системы кондиционирования воздуха бассейнов с использованием выпускаемых промышленностью холодильных машин с водяными конденсатором и испарителем показана на рисунке 3.

1 — помещение бассейна; 2 — калорифер подогрева воздуха; 3 — система теплоснабжения; 4 — приточный вентилятор; 5 — воздухонагреватель; 6 — воздухоохладитель; 7 — холодильная машина; 8 — теплоноситель в систему горячего водоснабжения; 9, 10 — баки теплой и холодной воды; 11, 12 — циркуляционные насосы; 13 — отвод конденсата;

Рисунок 3 - Схема системы кондиционирования воздуха бассейна с использованием теплового насоса с водяным охлаждением

На схеме, представленной на рисунке 3, воздухоохладитель 6 встраивается в циркуляционный контур испарителя, рассольный или водяной, в зависимости от расчетной температуры испарения (циркуляционный контур включает в себя при этом бак холодной воды — рассола и циркуляционный насос).

Аналогично воздухонагреватель 5 встраивается в циркуляционный контур охлаждения конденсатора холодильной машины, также оборудованный циркуляционным насосом и баком теплой воды. По мере повышения температуры и влагосодержания наружного воздуха увеличивается требуемая степень его осушки, а следовательно, и нагрузка по его охлаждению.

В результате увеличивается количество теплоты, которое нужно отводить от конденсатора. В холодный период эта теплота используется для нагрева осушенного воздуха. С ростом температуры наружного воздуха потребность тепловой энергии на эти цели, естественно, уменьшается и появляющийся избыток теплоты может быть использован в системе горячего водоснабжения бассейна для нагрева подпиточной и рециркуляционной воды.

Осушка воздуха, удаляемого из помещения бассейна, позволяет использовать его частичную рециркуляцию, что снижает затраты тепловой мощности по нагреву приточного воздуха. Для осушки воздуха необходимо его охлаждение, что требует включения в схему холодильной машины В приведенной схеме холодильная машина работает в режиме теплового насоса. Теплота, отводимая от воздуха в испарителе — конденсационном теплообменнике 6, используется для подогрева осушенного и охлажденного воздуха в поверхностном воздухоподогревателе — конденсаторе холодильной машины 7. Избыток теплоты используется для нагрева воды в системе горячего водоснабжения.

Использование вторичных энергетических ресурсов в зданиях и сооружениях, на примере теплового пункта, работающего на принципе утилизации теплоты вытяжного воздуха с применением теплонасосных установок (ТНУ).

Энергетическая эффективность ТНУ оценивается коэффициентом преобразования, равным отношению теплоты, полученной в конденсаторе, к тепловому эквиваленту электроэнергии, затраченной на привод компрессора. Обычно этот коэффициент равен трем-четырем, т.е. на единицу мощности привода приходятся три-четыре единицы тепловой мощности низкопотенциального источника теплоты.

Для работы тепловых насосов в целях тепло- или холодоснабжения зданий могут быть использованы следующие природные источники теплоты:

- наружный воздух (при положительных температурах);

- вода естественных и искусственных водоемов (рек, озер, морей);

- грунт, при этом теплоту получают с помощью специальных трубчатых теплообменников;

Низкопотенциальную теплоту вторичных энергетических ресурсов можно использовать напрямую с помощью теплообменных аппаратов, например для подогрева приточного вентиляционного воздуха, или с помощью теплонасосных установок.

Рассмотрим пример применения теплонасосной установки (ТНУ) для горячего водоснабжения и холодоснабжения здания. В качестве источника низкопотенциальной теплоты используется воздух (рисунок 4).

1 - тепловая сеть; 2 - водопровод; 3 - система отопления; 4 - система горячего водоснабжения; 5 - тепловой насос; 6 - водоподогреватель системы горячего водоснабжения; 7 - отопительный циркуляционный насос; 8 - насос вторичного контура теплообменника; 9 - циркуляционный насос системы горячего водоснабжения; 10 - баки-аккумуляторы; 11 - калорифер, размещенный на крыше

Рисунок 4 - Схема теплового пункта с тепловым насосом

Работа теплового пункта, представленного на рисунке 4 осуществляется следующим образом.

В зимний период теплоноситель поступает из тепловой сети 1. Регулирование тепловой мощности системы отопления осуществляется с помощью трехходового регулирующего клапана и циркуляционной насоса 7. Узел приготовления горячей воды состоит из водоподогревателя 6, баков-аккумуляторов 10 и циркуляционного насоса 8. Если водоразбор меньше, чем подача насоса 8, то горячая вода накапливается в баках 10. Когда водоразбор увеличивается, часть холодной воды из водопровода поступает в баки 10 и вытесняет накопившуюся там горячую воду в систему горя чего водоснабжения 4.

В летний период система горячего водоснабжения полностью отключен) от тепловой сети. В качестве источника теплоты для системы горячего водоснабжения используется внутренний воздух помещений здания или наружный воздух. За счет потенциала теплоты воздуха функционирует тепловоз насос 5, работающий по схеме вода - вода. К испарителю теплового насоса теплота подводится с водой, циркулирующей через радиаторы системы отопления здания 3 (в жаркое время) или через калорифер 11 (в прохладное время). Циркуляция обеспечивается насосом 7. Циркуляция водопроводной воды через конденсатор теплового насоса осуществляется насосом 8. В баках-аккумуляторах 10 накапливается подогретая в тепловом насосе вода. Работая по такой схеме, тепловой насос 5 обеспечивает нагрев водопроводной воды и охлаждение помещений в жаркое время.

В результате применения тепловых аккумуляторов и теплонасосной установки обеспечивается тепловая мощность системы горячего водоснабжения равная 180 кВт, при этом потребление электрической мощности тепловым насосом составляет 6,5 кВт.

В отчете, представленном международной комиссией ООН по окружающей среде и развитию, сегодняшняя энергетическая ситуация представлена следующим образом: «Мы не можем жить без энергии. Будущее развитие полностью зависит от тех форм энергии, которые будут постоянно доступны из надежных возобновляемых источников. В настоящий момент мы не имеем ни одного универсального источника, который бы мог обеспечить нас в будущем.
Проблема, с которой мы столкнулись, огромна, и каждый может внести свой вклад в ее решение. Мы можем начать с самого простого решения, которое выгодно большинству из нас с экономической точки зрения: научиться использовать энергию, находящуюся в нашем распоряжении, максимально эффективно.

Содержание

Введение . 3
1 Общие требования энергоэффективности к зданиям. 4
2 Снижение тепловых потерь зданий . 6
2.1 Теплоизоляция зданий . 6
2.2 Снижение потерь тепла через окна . 7
3 Мероприятия по энергосбережению в системах отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха . 9
4 Энергосбережение в водоснабжении и канализации . 11
5 Системы управления инженерными системами зданий . 13
6 Энергетический менеджмент и энергоаудит здания . 14
Заключение . 16
Список использованных источников . 18

1 Общие требования энергоэффективности к зданиям
2 Снижение тепловых потерь зданий
2.1 Теплоизоляция зданий
2.2 Снижение потерь тепла через окна
3 Мероприятия по энергосбережению в системах отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха
4 Энергосбережение в водоснабжении и канализации
5 Системы управления инженерными системами зданий
6 Энергетический менеджмент и энергоаудит здания

Прикрепленные файлы: 1 файл

работа.docx

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

УО «БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

Кафедра технологий важнейших отраслей промышленности

по дисциплине: Основы энергосбережения

на тему: Энергосбережение в зданиях

Студент ФМ, К.В. Руденок

Проверил, М. В. Михадюк

1 Общие требования энергоэффективности к зданиям. . 4

2 Снижение тепловых потерь зданий . . . 6

2.1 Теплоизоляция зданий . . . . 6

2.2 Снижение потерь тепла через окна . . . 7

3 Мероприятия по энергосбережению в системах отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха . . . . 9

4 Энергосбережение в водоснабжении и канализации . . . 11

5 Системы управления инженерными системами зданий . . . 13

6 Энергетический менеджмент и энергоаудит здания . . 14

Список использованных источников . . . 18

Проблема, с которой мы столкнулись, огромна, и каждый может внести свой вклад в ее решение. Мы можем начать с самого простого решения, которое выгодно большинству из нас с экономической точки зрения: научиться использовать энергию, находящуюся в нашем распоряжении, максимально эффективно.

Одним из перспективных направлений ресурсосбережения является снижение затрат энергии и других ресурсов при эксплуатации зданий. Известно, что длительное время градостроительная политика имела экстенсивный характер. При строительстве зданий определяющим было внедрение технических решений, снижающих стоимость строительства. Такой подход приводил в большинстве случаев к росту удельных затрат энергии при последующей эксплуатации зданий. Значительный рост стоимости энергоресурсов привел к необходимости переосмысления прежних принципов проектирования и строительства зданий в направлении более рационального использования энергии, широкого применения энергоэффективных конструктивных элементов, материалов и инженерных систем. Опыт европейских стран в области энергосбережения имеет более продолжительную историю и берет начало с осени 1973 года, когда разразился самый известный в мировой истории энергетический кризис, вынудивший развитые страны разработать мероприятия и технологии, которые помогли снизить энергопотребление и увеличить эффективность использования ресурсов. Существующее положение дает некоторые преимущества для стран, которые только начинают внедрять энергосберегающие мероприятия, в том числе и для Республики Беларусь. Имеющиеся технологии, оборудование, стандарты, методики в данной сфере позволяют сократить затраты времени и ресурсов на разработку программ и мероприятий по энергосбережению, используя уже проверенные на практике принципы. В нашей стране также накоплен некоторый опыт проектирования и строительства энергоэффективных зданий. По-видимому, наиболее рациональными решениями в сфере энергос6ережения будут мероприятия, обоснованные экономически, с учетом существующих цен энергоресурсов.

Целью данной работы является ознакомление с основными направлениями энерго- и ресурсосбережения при эксплуатации зданий и существующими методами для реализации данной задачи. Представленная информация может быть полезной при оценке проектов, связанных со строительством и реконструкцией зданий различного назначения.

1 Общие требования энергоэффективности к зданиям

Анализ возможностей по минимизации затрат энергии при эксплуатации зданий, должен начинаться на стадии разработки градостроительной документации, генпланов застройки и планировки населенных пунктов, отдельных районов, предприятий. Проектирование должно выполняться с оценкой вариантов размещения зданий на местности с учетом влияния существующих зданий и сооружений, а также природных объектов. Для обеспечения снижения энергопотребления отдельных зданий к планировке выдвигаются следующие требования:

- компактность и рациональность форм зданий,

- обеспечение максимального использования солнечной энергии,

- рациональное использование земель,

- эффективное энергоснабжение, использование возобновляемых источников энергии,

- эффективное управление отведением сточных вод и удалением отходов.

Ряд указанных требований уже отражен в действующих в республике нормах планировки и застройки, другие положения еще требуют отработки и внедрения.

Рисунок 1.1 – Варианты размещения проектируемых массивов застройки в населенном пункте

Ориентацию зданий следует принимать более открытой в южную сторону, что будет способствовать снижению перегрева здания в период летних пиков солнечного излучения и его использование в зимние месяцы. При этом размещение зданий не должно блокировать поступление солнечного света к фасадам других зданий.

Пассивное использование солнечной энергии в здании должно сочетаться с легко регулируемой системой отопления. Если принять энергопотребление здания при оптимальном размещении за 100%, то при прочих одинаковых условиях изменение ориентации увеличивает энергопотребление во время эксплуатации здания до 5-7% (рисунок 1.2).

Рисунок 1.2 – Влияние ориентации здания относительно сторон света на энергопотребление

Уровень энергопотребления при ориентировании здания зависит от строительной формы здания и площади окон. Исходя из этого могут определяться параметры окон – направление оконных проемов, их площадь, и выбираться характеристики стекла.

Одним из требований к современным зданиям является высокая компактность строительных форм. Для оценки данного требования используется параметр А/V− отношение общей площади поверхности здания (А) к отапливаемому объему здания (V). Этот соотношение во многом определяет потребность в энергии для отопления здания. Компактность строительных форм означает снижение значения А/V и уменьшает потребность в энергии. Эффективные здания имеют данное соотношение порядка 0,5(рисунок 1.3)[1].

Рисунок 1.3 – Строительные формы зданий и отношение А/V

Здания с вычурными архитектурными формами не обладают хорошими теплотехническими характеристиками. Поэтому многие здания, построенные в 60-80 годы, имеют несовершенные формы с этой точки зрения. С позиций теплотехники формы не отличаются эффективностью, так как площадь поверхности здания становится большой. С другой стороны, необходимость размещения различных по объему помещений трудно совместить с рациональными кубическими формами.

2 Снижение тепловых потерь зданий

2.1 Теплоизоляция зданий

Потребление тепловой энергии для отопления зданий составляет значительную долю в балансе энергопотребления. На диаграмме (рисунок 2.1) показано, что в коммунальный сектор Республики Беларусь направляется более 56% произведенной тепловой энергии. С учетом использования тепловой энергии для горячего водоснабжения, а также для административных и производственных зданий, можно оценить долю тепловой энергии, направляемой на отопление близкой к 55-60%.

Рисунок 2.1 – Баланс отпуска тепловой энергии различными категориями потребителей в РБ

Данные свидетельствуют о значительном потенциале снижения энергопотре-бления за счет совершенствования конструкций зданий и систем поддержания микроклимата в них.

Теплоизоляция и герметизация зданий являются весьма привлекательными направлениями в плане снижения потерь тепловой энергии при отоплении зданий.

Если рассмотреть характер распределения теплопотерь через ограждающие конструкции зданий, то в среднем оно выглядит следующим образом:

- подвальные и чердачные перекрытия 11-18%;

- входная дверь 5-15%.

Подходы к решению проблемы теплоизоляции различаются в зависимости от того планируется строительство нового здания или рассматривается реконструкция существующих зданий. В настоящее время строящиеся здания должны удовлетворять более жестким требованиям строительной теплотехники.

- наружных стен крупнопанельных и каркасно-панельных зданий – 2,5м2·°С/Вт,

- наружных стен монолитных зданий -2,2 м2·°С/Вт,

- наружных стен из штучных материалов (кирпич, шлакоблоки) - 2,0 м2·°С/Вт,

- заполнение световых проемов - 0,6 м2·°С/Вт.

В 2009 г. было принято изменение к указанному документу, устанавливающее с 01.07.2009г. более жесткие требования по указанному параметру в зданиях для:

− наружных стен – 3,2 м2·°С/Вт,

− заполнения световых проемов - 1,0 м2·°С/Вт,

Таким образом, произошло повышение уровня требований к теплотехническим параметрам ограждающих конструкций в 1,25-1,70 раза[2].

При новом строительстве повышенные требования к снижению теплопотерь учитываются при проектировании зданий путем выбора соответствующих материалов и использования рациональных конструкций здания (рисунок 2.2)

Рисунок 2.2 – Схемы конструкций стен с увеличенным теплосопротивлением

При модернизации уже построенных зданий, возможности выбора технических решений по термоизоляции ограничены существующей конструкцией здания. В данном случае оцениваются возможности повышения теплотехнических свойств здания.

В настоящее время выпускается большое количество видов теплоизолирующих материалов на основе минеральных ват, полистирола, пенопластов и других минеральных синтетических материалов. Все более широкое распространение получают теплоизоляционные материалы, произведенные на основе натуральных ингредиентов (целлюлозы, льна и других).

2.2 Снижение потерь тепла через окна

Окна играют важную роль в оформлении интерьеров помещений и фасадов зданий. Качественное окно может быть надежной защитой от холода, шума, пыли. Как указывалось ранее, через окна может теряться до трети тепловой энергии потраченной на отопление. Таким образом, утепление окон может дать существенный выигрыш в снижении энергопотребления. Сегодня мы имеем довольно обширный выбор предложений в этой области. Наиболее распространенным способом модернизации окон является замена традиционных конструкций оконных проемов на герметичные. Установка герметичного окна снижает потери за счет уменьшения притока холодного воздуха через окно и повышения сопротивления теплопереносу.

Стеклопакеты изготавливаются из блока, состоящего из двух и более оконных стекол, между которыми установлена дистанционная рамка. По всему периметру стеклопакета по краям монтируется специальный профиль, который обеспечивает герметичность конструкции. В пространство между стеклами не должен попадать воздух, поскольку это приводит к запотеванию стекол и потере прозрачности.

Библиографический список

4. ГОСТ 12.1.005-88 . Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны.

5 . ГОСТ 30494 . Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях.

Поперечные профили набережных и береговой полосы: На городских территориях берегоукрепление проектируют с учетом технических и экономических требований, но особое значение придают эстетическим.

Общие условия выбора системы дренажа: Система дренажа выбирается в зависимости от характера защищаемого.

В данной статье рассматривается вопрос энергосбережения в зданиях. Изучены нормативно-правовые документы в области энергосбережения в строительстве. Рассмотрены мероприятия организационного характера по повышению энергоэффективности. Даны рекомендации по снижению теплопотерь в доме.

Ключевые слова: энергоэффективность, энергосбережение, здания, мероприятия, теплопотери, технологии.

В последнее время тема энергоэффективности в зданиях рассматривается на уровне международной и государственной политики. Ежедневно обсуждаются вопросы об ограниченности природных ресурсов, изменениях в климате и прочих проблемах. Рациональное использование энергоресурсов можно достигнуть только путем комплексного применения передовых энергосберегающих технологий и внедрения мер организационного характера, направленных на энергосбережение. Постоянный рост цен и тарифов на энергоресурсы прямым образом отражается в производственном процессе любого предприятия. Решение данной проблемы видится в одном — необходимость экономить энергию и проводить мероприятия, способствующие этому. Требуется комплексный подход, учитывающий, что уровень энергетической эффективности здания зависит от архитектурно-планировочных решений, компоновки здания, особенностей природно-климатических воздействий, режима работы систем отопления и кондиционирования, уровня автоматизации систем поддержания микроклимата.

В настоящее время теплотехнические нормы требуют существенного увеличения уровня теплозащиты проектируемых и реконструируемых зданий. Оптимизация использования топливно-энергетических ресурсов обеспечивается введением в действие комплекса взаимосвязанных законодательных актов и нормативно-технических документов, нацеленных на достижение экономической эффективности использования энергетических ресурсов при существующем уровне развития техники и технологий и соблюдении требований к охране окружающей природной среды.

Нормативные документы в области энергосбережения в строительстве подразделяются на федеральные нормативные документы, в том числе строительные нормы и правила (СНиП), государственные стандарты Российской Федерации в области строительства (ГОСТ), своды правил по проектированию и строительству (СП), и нормативные документы субъектов Российской Федерации — территориальные строительные нормы (ТСН). Преимущественное большинство их устанавливает требования достижения определенных показателей энергоэффективности зданий и сооружений на стадиях проектирования и эксплуатации, таких как удельное потребление энергии на отопление, классификацию зданий и правила оценки по показателям энергоэффективности и т. п.

Применение энергосберегающих технологий возможна только при наличии комплекса подготовительных мероприятий, который включает в себя законодательно-нормативные документы, механизм экономического стимулирования, методологические и научные разработки, промышленное производство энергоэффективного оборудования.

На практике используется КПД для оценки эффективности действия любой системы. Увеличить КПД, можно за счет сокращения непроизводительных потерь можно что в конечном итоге является основной целью энергосбережения. В Правительстве развернута соответствующая работа по созданию правовой базы в области энергосбережения, реализация конкретных проектов и организация информационной поддержки проводимых мероприятий. Здания, строения, сооружения, должны соответствовать требованиям энергетической эффективности, установленным уполномоченным федеральным органом исполнительной власти (п. 1 ст. 11 Федерального закона от 23.11.2009 No 261-ФЗ).

При разработке энергосберегающих мероприятий необходимо:

1) выявить наиболее существенные потери энергии здания;

2) определить техническую суть предполагаемого усовершенствования принципов получения экономии;

3) рассчитать потенциальную годовую экономию в физическом и денежном выражении;

4) определить состав и стоимость оборудования, необходимого для реализации рекомендаций;

5) оценить общий экономический эффект предполагаемых рекомендаций с учетом вышеперечисленных пунктов.

Применение выже сказанных мероприятий позволят существенно снизить потери энергии.

Существуют три направления энергосбережения.

осуществления энергосберегающей политики — это рационализация использования топлива и энергии. За счет реализации этого направления можно сократить потребность в топливе и энергии на 12–15 %.
перестройка структуры экономики и изменением темпов развития отраслей. Экономия ресурсов составит 10–12 % от существующего потребления.
внедрение энергосберегающих технологий, процессов, аппаратов и оборудования. Это направление позволит снизить потребность в энергоресурсах на 25–30 %.

Каждые пять лет требования энергетической эффективности пересматриваются (п. 3–4 ст. 11 Федерального закона от 23.11.2009 No 261-ФЗ). Важные функции в деле повышения энергоэффективности возложены на субъекты Российской Федерации и муниципальные образования. Все мероприятия, направленные на энергосбережение, носят организационный, правовой, научный, экономический и технический характер.

В приказе No 98/пр от 15.05.2017 Минстрой РФ утвердил примерную форму перечня мероприятий, которые помогут управляющим организациям поддерживать и даже повысить класс энергетической эффективности дома. [6]

Перечень мероприятий по повышению энергоэффективности:

Повышение теплового сопротивления ограждающих конструкций [7]:

– Облицовка наружных стен, утепление кровли, перекрытий над подвалом теплоизоляционными плитами, снижение теплопотерь до 40 %;

– Устранение мостиков холода в стенах и в примыканиях оконных переплетов. Эффект 2–3 %;

– Устройство в ограждениях/фасадах прослоек, вентилируемых отводимым из помещений воздухом;

– Применение теплозащитных штукатурок;

– Уменьшение площади остекления до нормативных значений;

– Остекление балконов и лоджий. Эффект 10–12 %;

– Установка современных окон с многокамерными стеклопакетами;

– Применение окон с отводом воздуха из помещения через межстекольное пространство. Эффект 4–5 %;

– Установка проветривателей и применение микровентиляции;

– Применение теплоотражающих /солнцезащитных стекол в окнах и при остеклении лоджий и балконов;

– Остекление фасадов для аккумулирования солнечного излучения. Эффект от 7 до40 %;

– Применение наружного остекления имеющего различные характеристики накопления тепла летом и зимой;

– Установка дополнительных тамбуров при входных дверях подъездов и в квартирах.

Повышение энергоэффективности системы отопления [8]:

– Замена чугунных радиаторов на более эффективные алюминиевые;

– Установка термостатов и регуляторов температуры на радиаторы;

– применение систем поквартирного учета тепла (теплосчетчики, индикаторы тепла, температуры);

– Реализация мероприятий по расчету за тепло по количеству установленных секций и месту расположения отопителей;

– Установка теплоотражающих экранов за радиаторами отопления. Эффект 1–3 %;

– Применение регулируемого отпуска тепла (по времени суток, по погодным условиям, по температуре в помещениях);

– Применение контроллеров в управлении работой теплопункта;

– Применение поквартирных контроллеров отпуска тепла;

– Сезонная промывка отопительной системы;

– Установка фильтров сетевой воды на входе и выходе отопительной системы;

– Дополнительное отопление через отбор тепла от теплых стоков;

– Дополнительное отопление при отборе тепла грунта в подвальном помещении;

– Дополнительное отопление за счет отбора излишнего тепла воздуха в подвальном помещении и в вытяжной вентиляции (возможное использование для подогрева притока и воздушного отопления мест общего использования и входных тамбуров);

– Дополнительное отопление и подогрев воды при применении солнечных коллекторов и тепловых аккумуляторов;

– Использование неметаллических трубопроводов;

– Теплоизоляция труб в подвальном помещении дома;

– Переход при ремонте к схеме индивидуального поквартирного отопления.

Повышение качества вентиляции. Снижение издержек на вентиляцию и кондиционирование [9]:

– Применение автоматических гравитационных систем вентиляции;

– Установка проветривателей в помещениях и на окнах;

– Применение систем микровентиляции с подогревом поступающего воздуха и клапанным регулированием подачи;

– Исключение сквозняков в помещениях;

– Применение в системах активной вентиляции двигателей с плавным или ступенчатым регулированием частоты;

– Применение контроллеров в управлении вентсистем.

– Применение водонаполненных охладителей в ограждающих конструкциях для отвода излишнего тепла;

– Подогрев поступающего воздуха за счет охлаждения отводимого воздуха;

– Использование тепловых насосов для выхолаживания отводимого воздуха;

– Использование реверсивных тепловых насосов в подваллах для охлаждения воздуха, подаваемого в приточную вентиляцию.

– Установка общедомовых счетчиков горячей и холодной воды;

– Установка квартирных счетчиков расхода воды;

– установка счетчиков расхода воды в помещениях, имеющих обособленное потребление;

– Установка стабилизаторов давления (понижение давление и выравнивание давления по этажам);

– Теплоизоляция трубопроводов ГВС (подающего и циркуляционого);

– подогрев подаваемой холодной воды (от теплового насоса, от обратной сетевой воды и т.д);

– Установка экономичных душевых сеток;

– Установка в квартирах клавишных кранов и смесителей;

– Установка шаровых кранов в точках коллективного водоразбора;

– Установка двухсекционных раковин;

– Установка двухрежимных смывных бачков;

– Использование смесителей с автоматическим регулированием температуры воды.

– Замена ламп накаливания в подъездах на люминесцентные энергосберегающие светильники;

– Применение систем микропроцессорного управления частнорегулируемыми приводами электродвигателей лифтов;

– Замена применяемых люменесцентных уличных светильников на светодиодные светильники;

– Применение фотоакустических реле для управляемого включения источников света в подвалах, технических этажах и подъездах домов;

– установка компенсаторов реактивной мощности;

– применение энергоэффективных циркуляционных насосов, частотнорегулируемых приводов;

– пропаганда применения энергоэффективной бытовой техники класса А+, А++.

– Использование солнечных батарей для освещения здания

– Применение энергоэффективных газовых горелок в топочных устройствах блок котельных;

– Применение систем климат-контроля для управления газовыми горелками в блок котельных;

– Применение систем климат-контроля для управления газовыми горелками к квартирных системах отопления;

– Применение програмируемого отопления в квартирах;

– Использование в быту энергоэффективных газовых плит с с керамическими ИК излучателями и программным управлением;

– Пропаганда применения газовых горелок с открытым пламенем в экономичном режиме.

Регулярное информирование жителей о состоянии энергосбережения на обслуживание общедомового имущества.

Несмотря на профилактические мероприятия по энергосбережению, причин потери тепла в доме несколько, и каждая из них может быть если не полностью устранена, то хотя бы частично устранена. Также основными причинами теплопотери дома являются следующие факторы:

проводимость. Поскольку дом построен на холодной земле, то вследствие теплопроводности тепловые потоки уходят в почву;
конвекция. При включенном отоплении стены и крыша изнутри становятся теплыми. В результате действия теплопроводности тепло перемещается и на наружную сторону стен и крыши. При этом окружающая их атмосфера, будучи более холодной, нагревается за счет них и отбирает часть тепла, унося его вверх.

Теплопроводность стройматериалов и разница между температурами в доме и на улице — два главных фактора, влияющих на потери домом тепла. При этом основные потери тепла происходят через ограждающие конструкции дома: на долю стен приходится 35 % теплопотерь, на крышу — 25 %, через подвальное перекрытие и всевозможные щели — по 15 %, через окна — 10 %. Определенная часть тепла может выносить из дома вентиляционная система. Чтобы уменьшить теплопотери дома, надо сделать теплоизоляцию стен и окон, утеплить крыши и подвал, возвести мансарду, применить теплоизоляционные материалы.

Таким образом, можно сказать, что энергоэффективность достигается за счет последовательного проведения энергообследований зданий, реализации выбранных энергосберегающих мероприятий, оценки достигнутых эффектов.

Основные термины (генерируются автоматически): Дополнительное отопление, показатель энергоэффективности, Российская Федерация, Установка, энергетическая эффективность, мероприятие, область энергосбережения, организационный характер, отопительная система, подвальное помещение.

Читайте также: