CC BY
40
7/)П11 ВЕСТНИК
_7/20 и_мгсу
ОБ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТИ И ЭКОНОМИИ ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ В ЗДАНИЯХ РАЗЛИЧНОГО НАЗНАЧЕНИЯ
ABOUT ENRGY EFFICIENCY AND THERMAL ENERGY IN DIFERENT BUILDINGS
Б.А. Крупное B.A. Krupnov
Московский ГСУ
В статье представлены пути и оценка возможных сокращений потребляемой тепловой энергии на отопление зданий различного назначения при их реализации.
The article presents the ways and assessment of possible cuts consumptionof thermal energy in buildings for various purposes.
Надо отметить, что вопросу экономии тепловой энергии, созданию энергоэффективных зданий всегда уделялось большое внимание. Взять хотя бы работу проф. Л.Д. Богуславского [1], к.т.н. В.Н. Лившица [2] и статьи [3, 4]. Верно, до настоящего времени, к сожалению, уровень теплозащиты зданий в РФ ниже, чем в большинстве стран Европы [5], хотя климат в Европе теплее (табл. 1). Было отмечено, что затраты, необходимые для экономии тонны топлива, в 2-3 раза ниже затрат на ее добычу и транспортировку.
Таблица 1. Средняя месячная температура воздуха в городах России и Европы
Город Месяц года
1 2 3 4 9 10 11 12
Москва -10,2 -9,2 -4,3 4,4 10,7 4,3 -1,9 -7,3
Санкт-
Петербург -7,8 -7,8 -3,9 3,1 10,9 4,9 -0,3 -5,0
Стокгольм -3 -3 -1 3 11 6 2 -2
Вена -1 1 5 9 11 9 4 1
Копенгаген 1 0 2 6 13 8 3 2
Брюссель 3 3 5 8 10 15 10 5 3
Париж 3 4 6 15 10 6 3
Известно, что большая часть современной территории РФ относится к 1-му климатическому району, отличающемуся суровой и продолжительной зимой (продолжительность отопительного периода в среднем составляет более 60 % годового времени, а температура воздуха наиболее холодной пятидневки около -30 °С).
К тому же стоимость тепловой энергии заметно растет особенно в последние годы. Если в 2005 г, например, 1 МВт тепловой энергии в г. Москве стоил 374 руб., то в 2011 г. более 1140 руб., т.е. почти в три раза.
Создание энергоэффективных зданий представляет собой комплексную проблему, которая включает архитектурно-планировочные, строительные и теплотехнические решения зданий, элементы систем инженерного обеспечения заданного микроклимата, ведение технологического процесса и расположение объектов на местности по отношению к странам света, источникам энергоснабжения (теплоснабжение, газоснабжение, электроснабжение).
С 1 сентября 1995 г. Госстроем РФ, например, введено в действие изменение № 3 СНиП11-3-79* [6], позднее изменение № 4, предусматривающие значительное увеличение сопротивления теплопередаче наружных ограждений (табл. 2).
Как видно из приведенных в таблице данных, сопротивление теплопередаче наружных массивных ограждений жилых зданий, проектируемых после 1995 г., должно быть более чем в три раза, а окон - почти в 1,5 раза.
Следовательно, при соблюдении только этих требований СНиП [6, 7] можно более чем вдвое уменьшить потребление тепловой энергии на отопление.
Таблица 2. Теплотехнические показатели наружных ограждений жилых домов в г.
Москве и Московской области
На- Окно, бал- По- Перекрытия
кры
Показатели ружная кон- чер- над над холодны-
стена ная дач- проез- ми подполья-
дверь тие ные дами ми, подвалами
Нормативный
температурный
перепад Д1Н,°С*:
- до изменений 3 6 - 4 4 2 2
- с учетом изм. 3 4 - 3 3 2 2
1. Минимальное
приведенное сопро-
тивление теплопе-
редаче,
м2 • °С/Вт,
- до изм. 3, 4 0,90 0,38 1,35 1,22 2,70 1,62
2. С учетом изм. 3, 4
- по формуле (1) 1,35 - 1,80 1,63 2,70 1,62
- из условия энерго- 3,15 0,53 4,70 4,15 4,70 4,15
сбережения
(2-й этап)**
* А1н - расчетная разность температуры воздуха в помещении внутренней поверхности наружного ограждения;
** -при числе градусо-суток отопительного периода (ГСОП) равном 4943.
К этому следует добавить, что сопротивление теплопередаче окон меньше сопротивления теплопередаче наружных стен почти в 5 - 6 раз, а в теплый период года через 1 м2 площади окна (при отсутствии солнцезащитных устройств) в расчетные часы
7/2011
ВЕСТНИК _МГСУ
может поступать в помещение до 400-500 Вт и более тепловой энергии за счет солнечной радиации и теплопередачи.
И не смотря на это, до сих пор продолжается проектирование и строительство жилых (особенно индивидуальных) домов и общественных зданий с повышенной площадью остекления, достигающей порою 50 % и более. Повышенное остекление можно считать допустимым в зданиях, имеющих большую глубину. Например, в крупных зданиях вокзалов, аэропортов, торговых центров с круглосуточной работой, не имеющих рабочих мест в непосредственной близости от окон.
С увеличением площади остекления соответственно увеличиваются тепловые потери через вертикальные наружные ограждения в холодный период года и теплопо-ступления за счет солнечной радиации в теплый и весеннее - осенние периоды, и, как следствие, увеличивается стоимость капитальных затрат и эксплуатации систем обеспечения микроклимата.
Изменение среднего значения сопротивления теплопередаче вертикального ограждения (наружной стены и окон) Ксрво в зависимости от коэффициента остекления вертикального ограждения Р, равного отношению площади окон к площади всего вертикального ограждения, представлено в табл. 3. При 60-ти процентном остеклении среднее сопротивление теплопередаче наружного вертикального ограждения почти в два раза меньше сопротивления теплопередаче наружной стены.
Кроме этого, здания с повышенным остеклением менее теплоустойчивы в условиях резких колебаний температуры наружного воздуха и интенсивности солнечной радиации.
Таблица 3. Изменение среднего значения сопротивления теплопередаче вертикального
ограждения
Градусо-сутки Сопротивление Значение среднего сопротивления теплопе-
отопительного периода, теплопередаче, м2- °С/Вт редаче наружного вертикального ограждения (стены и окна) Ксрво, м2-°С/Вт, в зависи-
°С -сут, мости от коэффициента остекления Р
наружной стены, Яне ок-наДок 0,2 0,4 0,6 0,8
2000 2,8 0,45 2,31 1,86 1,39 0,92
4000 3,5 0,6 2,92 2,34 1,76 1,18
6000 4,2 0,7 3,50 2,80 2,10 1,46
^вс = Яне (1- Р) + Яокр.
В зданиях с повышенным остеклением практически невозможно добиться величины расчетного удельного расхода тепловой энергии на отопление здания, кДж/(м2-°С-сут) или кДж/(м3-°С-сут), меньше нормируемого удельного расхода, принимаемого для различных типов жилых и общественных зданий по СНиП 23-02-2003 [7] и, тем более, выполнить требование Правил [8], утвержденных Постановлением Правительства РФ от 25.01.2011г. № 18.
Кроме того, стоимость 1 м2 окна с учетом солнцезащитных устройств больше стоимости наружной стены.
Вместе с этим, строятся разные в плане и разрезе дома, здания. Одни имеют преимущественно плоские фасады, другие сложную в плане и разрезе форму, ломаные фасады с включением эркеров, выступов, углублений. Во втором случае тепловые потери через наружные ограждения могут быть увеличены еще на 15-20 % и более.
С целью получения большей экономии тепловой энергии при эксплуатации систем отопления СНиП 41-01-2003 [9] предусматривается проектирование отопления
жилых зданий, обеспечивая регулирование и учет расхода теплоты на отопление каждой квартирой, группами помещений общественного и другого назначения, расположенными в доме, а также зданием в целом. Верно, допускается проектировать системы теплоснабжения без автоматического регулирования при расчетном расходе теплоты зданием (включая расходы теплоты на отопление, вентиляцию, кондиционирование и горячее водоснабжение) менее 50 кВт.
Для определения расхода теплоты каждой квартирой (с учетом показаний общего счетчика) в жилых домах требуется предусматривать:
- установку общего счетчика расхода теплоты для здания в целом с организацией поквартирной оплаты за тепловую энергию пропорционально отапливаемой площади квартир или другим показателям;
- устройство поквартирного учета теплоты индикаторами расхода теплоты на каждом отопительном приборе в системе отопления с общими стояками для нескольких квартир, в том числе в системе поквартирного отопления;
- установку счетчика расхода теплоты для каждой квартиры при устройстве по-квартирных систем отопления с горизонтальной разводкой труб.
В последнее время начали проектировать системы поквартирного отопления и в многоэтажных жилых домах, имеющих центральную систему отопления. Но стоимость систем поквартирного отопления превышает стоимость традиционных систем приблизительно на 7-8 % [10]. Верно, они имеют ряд существенных преимуществ по сравнению с традиционными системами (вертикальными многостояковыми). Собственно, только при квартирной системе жители заинтересованы в экономии теплоты. К преимуществу, например, относят и экономию тепловой энергии на отопление за счет снижения температуры воздуха в помещениях квартиры до 16 °С при отсутствии в ней жильцов [10]. Однако следует обратить внимание на то что экономия тепловой энергии в одной квартире при пониженной температуре может быть получена преимущественно за счет проживающих в соседних квартирах.
Дело в том, что на 1 м2 площади пола помещения приходит около 3 м2 площади поверхностей межквартирных ограждений, смежных с соседними квартирами. К тому же, коэффициент теплопередачи межквартирных ограждений почти в 8-10 больше коэффициента теплопередачи наружных стен. Следовательно, при снижении температуры воздуха в помещении до 16 °С теплопоступления из соседних квартир (с температурой воздуха в них около 21-22 °С), могут компенсировать значительную часть тепловых потерь в помещении с пониженной температурой
Необходимо отметить и другое. Не редко квартиры в новых домах продаются без внутренней отделки. В квартирах с традиционными системами отопления обычно проходят стояки и устанавливаются отопительные приборы. В ряде жилых домов так называемый евроремонт в квартирах длится 2-3 и более лет, т.к. в покупаемых квартирах собственники, вкладывая деньги в недвижимость, не спешат делать ремонт. Естественно возникает вопрос. Каким образом можно поддерживать положительную температуру в квартирах с поквартирными системами отопления до ремонта? Ведь централизованно монтируются только межквартирные стояки с ответвлениями к коллекторам поквартирной системы отопления каждой квартиры
Наконец, стоит вопрос и об оплате за тепловую энергию, расходуемую для поддержания требуемой температуры в лестничных клетках, лифтовых холлах, вестибюлях и теряемую в магистральных трубах системах отопления. Как и при использовании индикаторов расхода теплоты на каждом отопительном приборе в традиционной системе отопления, необходимо разрабатывать методику оплаты за тепловую энергию с учетом расходуемой теплоты за пределами квартиры.
7/2011 ВЕСТНИК _7/2011_МГСУ
И еще. При выполнении поквартирной системы по лучевой схеме (когда трубы прокладываются в конструкции пола в теплоизоляции) представляется необходимым делать исполнительную документацию на систему отопления, чтобы избежать неприятностей при возможной перепланировке квартиры в дальнейшем.
Литература
1. Богуславский Л.Д. Экономика теплоизоляции зданий/ Рекомендации в развитие СНиП 11-А.7-62 «Строительная теплотехника». М., НИИСФ, 1969.
2. В.Н. Лившиц. Выбор оптимальных решений в технико-экономических расчетах. Изд. «Экономика». М., 1971.
3. Л. Богуславский, Н. Громов, Э. Дешко, А. Некрасов, М. Шарова, И. Ивянский. Зачем отапливать улицу/ г. «Известия» от 7.12.1977 г.
4. Крупнов Б.А., Крупнов Д.Б. Определение оптимального сопротивления теплопередаче наружного ограждения. /Сборник докладов научно - практической конференции НИИСФ, 2729.05.99.
5. Повышение эффективности использования энергии в жилищном секторе Дании./ Под ред. к.э.н. A.M. Мастепанова и д.э.н. Ю.М. Когана. Российско-Датский Институт Энергоэффективности.
6. СНиП 11-3-79*. Строительная теплотехника. - М.: ГУП ЦПП,1998.
7. СНиП 23-02-2003. Тепловая защита зданий. - М.: ГУП ЦПП,2004.
8. Правила установления требований энергетической эффективности для зданий, строений, сооружений, утв. Постановлением Правительства РФ от 25.01.2011. №18.
9. СНиП 41-01-2003. Отопление, вентиляция и кондиционирование. - М.ГУП ЦПП,2004.
10. Никитин С.Н., Шилкин Н.В. Поквартирные системы отопления. Ж. АВОК, №2/2011.
Literature
1. Boguslavsky L.D. Economics of building insulation / Recommendations to the development of SNIP 11-A7-62 "Building Heat Engineering. M. NIISF, 1969.
2. V.A. Livshits. Optimal decision making in the technical and economic calculations.Ed. "Economy". M.,1971.
3. L. Boguslavsky, N. Gromov. E. Deshko etc. Why heat the street / city "Izvestia" on 12.07.1977, the.
4. Krupnov B. A., Krupnov D. B. Determining optimal heat transfer resistance outside the fence. / Proceedings of the scientific-practical conference. NIISF, 27-29.05.99.
5. Improved energy efficiency in the residential sector in Denmark. Ed. Ph.D. A.M. Mastepanova and PhD Y U.M. Kogan. Russian-Danish Institute for Energy Efficiency.
6. SNIP 3-11-1979 *. Building HeatEngineering. 1998.
7. SNIP 02-23-2003. Thermal protection ofbuildings.
8. The rules establishing the requirements of energy efficiency for buildings, structures and facilities.
9. SNIP 41-01-2003. Heating, ventilation and air conditioning.
10. Nikitin S.N., Shilkin N.V. Per-apartment heating system. J. ABOK, № 2 / 2011.
Ключевые слова: тепловая энергия, экономия, сопротивление теплопередаче, система отопления, наружные ограждения, стоимость, остекление.
Key words: thermal energy savings, resistance to heat, heating system, exteriorfences, buildings, cost-glazed.
e-mail: boris@,krupnoff.ru
