Промышленная резка бетона: rezkabetona.su
На главную  Энергетические ресурсы 

Тепловые и экономические аспекты энергосбережения в зданиях

Г. Г. Фаренюк, кандидат технических наук
Е. Г. Фаренюк, аспирант, НИИСК

 

Индустриальное строительство зданий в условиях успешных рапортов советских пятилеток выдвинуло на первый план такие критерии как сроки ввода жилья в эксплуатацию, максимальное удешевление стоимости создания сооружений, обеспечение отдельным жильем каждой семьи, повышение количества квадратных метров жилья на душу населения. Несомненно, эти критерии важны, но они вторичны. Имеются три первостепенных критерия - надежность, комфортность и экономичность эксплуатации, без выполнения которых все остальные критерии теряют свой смысл. Кому нужна большая отдельная квартира, построенная весьма быстро и выгодно для тех, кто строил, если она требует постоянных ремонтов, зимой в ней невыносимо холодно, а летом жарко, отопление и вентиляция забирают значительную часть семейного бюджета.

 

В этом вопросе и заключается основная проблема существующих жилых зданий в нашей стране. И пути выхода из нее с использованием современных оконных систем постоянно ищут специалисты в области строительства и энергосбережения.

 

Перечисленные три критерия м. собой органично взаимосвязаны, и детальный анализ одного из них можно переносить на два других. Несоответствие критерия комфортности нормальным условиям эксплуатации наиболее ощутимо для человека. Комфортность помещения определяется тепловой обстановкой, влажностью и подвижностью воздуха, световым и акустическим режимом помещения, газовым и бактерицидным составом воздуха. Тепловые параметры помещения в конечном итоге и определяют энергосбережение или энергоэффективность здания (отметим, что эти понятия далеко не эквивалентны).

 

Тепловая обстановка в помещении есть функция трех составляющих: теплозащитных качеств ограждающих конструкций;

 

мощности системы отопления;

 

особенностей конструкции системы вентиляции.

 

Соотношение м. этими конструктивными системами здания и определяет экономичность его эксплуатации. Так, вентиляция существующих жилых зданий обеспечивается за счет притоков воздуха через оконные проемы и его удаления через вентиляционные вытяжные элементы, расположенные, в подсобных помещениях отдельной квартиры. окна являются не только частью ограждающих конструкций, что рассмотрено подробно ниже, но и элементом системы вентиляции. Следовательно, окна, являясь ограждениями, должны обладать непроницаемостью, а с другой стороны, через окна осуществляется приток воздуха в помещения. Решение проблемы обеспечения двух противоположных функций в одном изделии заключается в следующем: в оптимальном нормировании воздухопроницаемости окон с учетом физического формирования условий воздухопередачи по высоте здания, его форме, особенностей местности и рельефа;

 

создание регулируемых систем воздухопроницания через окна.

 

Второй фактор дуализма окон заключается в выполнении одновременно функции ограждения помещения от внешней среды и связи помещения с внешней средой. Поэтому оптимизация теплозащитных и световых параметров окон является важной задачей при проектировании зданий. Причем современные окна определяют архитектуру современных зданий, что обуславливает необходимость постоянного поиска новых решений светопрозрачных конструкций.

 

Тепловой комфорт в помещении обеспечивается при выполнении уравнения теплового баланса

 

Q - Gcg(tв - tн) - (tв - tн)F/R0пр = 0,

 

(

 

где Q - теплопритоки от системы отопления помещения, Дж; G - воздухообмен помещения, м3/ч;

 

c - теплоемкость воздуха, Дж/(кгК);

 

g - плотность воздуха, кг/м3;

 

tв, tн - температура внутреннего и наружного воздуха, 0 °С (К);

 

F, R0пр - площадь и приведенное сопротивление теплопередаче.

 

В уравнении теплового баланса ( все характеристики зависят друг от друга. При снижении мощности системы теплоснабжения помещения, величины Q или увеличении количества инфильтрующегося или специально подаваемого в помещение наружного воздуха G снижается температура внутреннего воздуха tв. Меняя уровень воздухообмена G путем оклейки окон, жители нашей страны в определенной мере повышают значение tв, но этого явно недостаточно, чтобы при существующих тепловых нагрузках (значениях Q) обеспечить комфортные режимы эксплуатации. Причем дело не столько в низких значениях Q (плохой работе теплоснабжающих организаций), сколько в величине последней составляющей формулы ( - уровне теплозащиты ограждающих конструкций, характеризуемом значением R0пр. Жилые здания, спроектированные и построенные в годы советских пятилеток, слишком энергоемки, и поддерживать в таких зданиях на должном уровне температуры воздуха не под силу стране, которая, во-первых, не имеет энергоресурсов, а во-вторых, переживает естественный экономический кризис становления. Поэтому необходимо принять как факт, что значение Q в наших квартирах уже не увеличится (теплоснабжающие организации лучше работать не будут) и вопросы теплового комфорта следует решать не за счет этой характеристики.

 

Имеются два пути решения этой задачи. Первый - научиться нормально функционировать при низких температурах воздуха. К сожалению, эволюция вывела человеческую особь с крайне низкими возможностями генерировать тепловую энергию для терморегуляции собственного организма. Температурный диапазон, при котором человек может нормально функционировать, весьма узок. При выходе из этого диапазона центральная нервная система организма работает с перегрузками, что может привести его к неработоспособному состоянию или болезням. Поэтому уровень теплового комфорта в помещениях определяет в конечном итоге здоровье нации в целом, что является уже задачей государственного уровня.

 

Снижение величины G, как видно из уравнения ( , приводит к повышению tв. но и тут имеется противоречие - энергосбережение требует максимального снижения G, а требования гигиенистов - к увеличению G, поэтому оптимизация этой характеристики является совместной задачей специалистов по гигиене и теплозащите зданий.

 

единственным путем обеспечения теплового комфорта в помещениях является увеличение характеристики R0пр.

 

Под термином тепловой комфорт следует понимать такое состояние человека, когда он не испытывает ни перегрева, ни переохлаждения. В термодинамическом отношении человек является теплопроизводящей системой, которая должна отдавать вырабатываемую энергию окружающей среде. При недостаточной теплоотдаче человек ощущает перегрев с дальнейшим повышением температуры сначала поверхности тела, а затем и глубинных его тканей, при повышенной теплоотдаче - переохлаждение с соответствующим понижением температур.

 

Температура воздуха tв определяет условия (интенсивность) конвективной теплоотдачи от человека в окружающую среду. Лучистый теплообмен м. человеком и окружающей средой определяется так называемой радиационной температурой помещения tR. В общем виде радиационная температура помещения определяется формулой

 

tR = Sfi ti/Sfi, (

 

где fi - k облученности с поверхности тела человека на i-ю поверхность помещения с температурой ti.

 

Для упрощения расчетов обычно принимают

 

tR = SFi ti/SFi, (

 

где Fi - площадь i-й поверхности ограждающих помещение конструкций.

 

Уравнение теплового баланса лучистого теплообмена м. человеком, находящимся в помещении, и ограждающими конструкциями помещения имеет вид

 

Q = SFificibi(t - tR), (

 

где ci - приведенный k излучения системы человек - поверхности ограждений; bi - температурный коэффициент, учитывающий нелинейность лучистого теплообмена.

 

На 1 представлено влияние тепловых характеристик окон на тепловые чувства человека.

 

Допустимая интенсивность теплоотдачи от человека к холодным поверхностям путем лучистого теплообмена составляет 70 Вт/м Следовательно, сопротивление теплопередаче оконных блоков должно быть не менее 0,5-0,55 м2 °С/Вт (в зависимости от геометрии помещения, что при расчетах учитывается величиной fi). И при этом неважно, из какого материала сделано обрамление окна - дерева, пластика или алюминиевых профилей. Теплотехнические характеристики ограждающих конструкций должны определяться только условиями теплообмена. Поэтому разные нормативные требования по теплозащите окон, принятые в отечественных нормах в зависимости от вида обрамляющих элементов, физически необоснованы. При корректировке нормативных требований по уровню теплозащиты окон необходимо учитывать не только общие теплопотери помещения, но и особенности теплообена м. человеком и окружающей средой в зависимости от геометрических параметров проектируемого помещения.

 

Принятая форма характеристики теплового режима помещений только значением tв является недостаточной. Тепловой режим характеризуется так называемой температурой помещения, tп, которая определяется величинами tв и tR по формуле

 

tR = 1.57 tп - 0,57 tв. (

 

Повышение величины tR обеспечивает нормальную комфортную температуру помещения при неизменной температуре воздуха tв и соответственно неизменном значении теплопоступлений Q.¤На 2 представлены данные, определяющие зависимость м. температурой теплоносителя в системе отопления и температурой помещения при различных вариантах повышения теплозащитных показателей наружных ограждающих конструкций.

 

Нормальный для человека температурный диапазон помещения, как это следует из 2, может обеспечиваться и при существующих нагрузках в системах отопления жилых зданий. но для этого необходимо повышать уровень теплозащиты ограждающих конструкций. Причем тепловая эффективность повышения теплозащиты окон и глухих стен практически эквивалентны. Выбор варианта утепления должен осуществляться для каждого конкретного случая с учетом как конструктивных особенностей данного здания, так и экономических возможностей субъекта, обеспечивающего повышение энергоэффективности здания или его части.

 

Вторая часть рассматриваемой проблемы - это финансовая организация проведения работ по повышению теплозащиты или термореновации здания. Альтернативы термореновации не существует. Мы должны или повышать теплоизоляцию существующих зданий, или продолжать отапливать околоземное пространство, или испытывать в течение полугода (среднестатистический отопительный сезон в г. Киеве - 181 сутки) дискомфорт от неблагоприятного теплового режима помещений со всеми вытекающими для общей массы населения страны негативными для здоровья последствиями.

 

от повышения теплозащиты зданий выигрывают:

 

каждый гражданин страны - это создает условия для улучшения условий его жизни и соответственно здоровья;

 

общество в целом - только общество здоровых людей здорово;

 

государство - получает принцип. возможность снизить расходы на лечение своих граждан и направить эти средства на другие социальные нужды.

 

Экономические аспекты решения этой проблемы

 

Одно из условий нормальной рыночной экономики заключается в самосодержании жилья. Оплата каждой килокалории, фактически подведенной к квартире, приведет к тщательному контролю за характером тепловых потерь - никто не захочет покупать то, что сразу же выбрасывается за окно. При существующем положении вещей именно так и происходит - подведенная энергия тут же теряется из-за недостаточной теплоизоляции здания. Вполне закономерны требования международных финансовых организаций, связывающие получ. Украиной кредитов и коренное изменение структуры финансового содержания жилищно-коммунального комплекса страны. Как можно давать деньги, пусть даже в долг, если треть всех энергоресурсов затрачивается на отопление названного комплекса и при этом не обеспечиваются нормальные условия проживания, т.е. средства практически уходят впустую.

 

Следовательно, в экономическом отношении повышение теплоизоляции зданий необходимо каждой семье, так как из ее бюджета в скором будущем будут полностью оплачиваться все затраты на отопление отдельной квартиры.

 

Повышение уровня теплозащиты необходимо нашему государству, так как это снизит зависимость от энергодобывающих стран и даст принцип. возможность перераспределения потоков энергии м. секторами экономики страны.

 

и государство в целом, и каждый гражданин в отдельности заинтересованы в решении проблемы энергосбережения. Необходимо только установить четкий механизм, обеспечивающий воплощение этой задачи в существующую практику строительства. На 3 представлен общий принцип реализации циклов энергосбережения в существующих и строящихся зданиях.

 

Наиболее сложная часть обеспечения энергоэффективности зданий состоит не в техническом вопросе, а в поиске финансовых ресурсов. Именно этот аспект должен решаться на государственном уровне. Государство должно обеспечить соблазнительность энергосберегающих проектов для финансирования инвесторами. Регулирование финансовых потоков государством в условиях рыночной экономики возможно только путем установления налоговых льгот. Впоследствии эти льготы для государства возместятся в виде налогов от производителей, которые осуществляют данный энергосберегающий проект, экологических, энергетических, социальных поступлений (см. . Главное условие первоначальных льгот - подтверждение энергоэффективности данной инвестиции. При этом характер проекта, его масштаб или сумма работ могут изменяться в широком диапазоне. Например, если инвестором (инициатором проекта) выступает домовладелец, то проект заключается в полномасштабной термореновации в виде утепления стен, установки новых светопрозрачных ограждений, замены или модернизации системы отопления и¤пр. Если инвестором является владелец отдельной отдельной квартиры в доме, то работы могут состоять только в замене окон на энергоэффективные.

 

решение задачи теплового комфорта в жилых зданиях и улучшение общего уровня здоровья населения во многом зависят от организационных аспектов широкомасштабных работ по улучшению качества теплоизоляции зданий.

 

Источник: http://wt.com.ua

 



Турбогенератор малой мощности -. О проблемах реализации программ. О мерах по улучшению системы уче. Проект.

На главную  Энергетические ресурсы 





0.0088
 
Яндекс.Метрика