Требования по повышению тепловой эфф. зданий, которые являются основным конечным потребителем энергии, становятся одними из важных составляющих законодательства в большинстве стран мира. Эти требования рассматриваются, прежде всего, с точки зрения безопасности нации, охраны окружающей среды — как средства обеспечения рационального использования невозобновляемых природных энергетических ресурсов и сокращения выделений двуокиси углерода и вредных веществ в атмосферу, снабжения продовольствием народонаселения страны.

Утвержденные строительные нормы и правила развивают требования к тепловой защите зданий в целях снижения потребности энергии на поддержание оптимальных параметров микроклимата в помещениях. Эти требования гармонизированы с требованиями аналогичных зарубежных норм для развитых стран.

В новом документе сохранилось противоречие предыдущих СНиП, что окна с рекомендованной воздухопроницаемостью в зданиях с естественной вентиляцией не обеспечивают необходимый санитарногигиенический воздухообмен. Действительно, изучим следующие простые вычисления.

базовой принцип естественной вентиляции многоэтажных жилых зданий — воздух в отдельной квартиры поступает через неплотности оконных заполнений. но изза возрастания городского шума и запыленности наружного воздуха стремились понизить воздухопроницаемость окон. Требования к воздухопроницаемости окон на уровне 1го этажа жилого дома в разные годы изменялись следующим образом:

1971 г. — Gн = 18 кг/(м2•ч); 1979 г. — Gн = 10 кг/(м2•ч); 1998—2003 гг. — Gн = 5—6 кг/(м2•ч). изучим двухкомнатную квартиру общей площадью Fобщ=75м2, площадью жилых комнат Fжил=40м2, объемом V=200м3, количество проживающих жителей N=3 чел., количество окон — 3 шт., общая площадь окон SFок=8м2.

Расчет воздухообмена по притоку дает следующие результаты:

L(по кратности) = V•0,35 = 200•0,35 = 70 м3/ч; L(по нормативу) = 30•N = 30•3 = 90 м3/ч. Расчет воздухообмена по вытяжке дает следующие результаты:

L(по вытяжке) = Lкухни + Lванной + Lтуалета = 60 + 25 + 25 = 110 м3/ч. Следовательно, требуемый воздухообмен составляет L = 110 м3/ч, и через 1 м2 окна должно поступать:

G = 110 / 8 = 14 кг/(м2•ч).

нормы 1971 года (нормируемая воздухопроницаемость Gн = 18 кг/[м2•ч]) позволяли обеспечить требуемый воздухообмен, а нормы 1979 года и последующих лет не позволяют этого.

Какой же выход из сложившейся ситуации?

Выход только один: использовать окна с приточными клапанами, устраивать приточные отверстия в стенах или устраивать систему механической приточной вентиляции. Указанное обстоятельство должно найти отражение в СНиП «Отопление, вентиляция и кондиционирование».

СНиП 23022003 «Тепловая защита зданий» содержит новые показатели энергетической эфф. зданий — удельную потребность в тепловой энергии на отопление за отопительный период.

В 70е годы прошлого века были разработаны и включены в нормативные документы удельные тепловые характеристики для жилых зданий. Эти характеристики включали в себя потери тепла через наружные ограждающие конструкции за счет теплопередачи и потери тепла за счет нагрева инфильтрующегося наружного воздуха, определенные в расчетных условиях, отнесенные к 1 м2 отапливаемой площади здания. Введение в нормативные документы такой характеристики для жилых зданий было обусловлено требованиями политики энергосбережения и было направлено на повышение теплозащитных показателей наружных ограждающих конструкций.

Но основная задача энергосбережения — это сокращение затрат топлива на отопление и вентиляцию здания при обеспечении комфортных условий в отапливаемых помещениях. А это достигается не только за счет утепления здания, но и за счет применения оптимальных объемнопланировочных решений (как известно, ширококорпусные здания меньше теряют тепла), рациональной ориентации здания по сторонам света, эффективной системы автоматического регулирования подачи тепла на отопление и решений, уменьшающих расход тепла на нагрев вентиляционного воздуха.

Стимулировать применение всех этих решений позволяет переход на нормирование удельной потребности в тепловой энергии на отопление здания за отопительный период. При этом более точно требуется определять инфильтрационную составляющую теплопотерь, теплопоступления в здание от солнечной радиации и с внутренними тепловыделениями. В представленном материале делается попытка повысить уровень этих вычислений.

Краеугольный вопрос — минимизация потребности тепловой энергии на нагрев вентиляционного воздуха. В жилом здании эта задача сравнительно легко решается изза того, что при современных герметичных окнах в зданиях до 25 этажей величина нормируемого воздухообмена для обеспечения комфортной воздушной среды в квартире даже на уровне 1го этажа превышает объем инфильтрующегося воздуха через неплотности наружных ограждений в расчетных условиях. Соответственно, в условиях отличных от расчетных и на других этажах при естественной вытяжной вентиляции объем инфильтрующегося воздуха будет так же ниже, поэтому в качестве расчетной величины воздухообмена во всех квартирах здания принимается нормируемый вентиляционный воздухообмен независимо от погодных условий, и переменной будет инфильтрация через ограждения лестничной клетки, лифтовых холлов и входных вестибюлей.

Для общественных зданий трудность связана с тем, что в зависимости от их технологического назначения существенно различается величина воздухообмена. В нерабочее время количество инфильтрующегося воздуха через окна, витражи и входные наружные двери будет обусловлено действием гравитационного и ветрового напоров, причем следует учитывать так же разные величины этих напоров с наветренной и заветренной стороны и величину условнопостоянного давления в здании.

Имея желание всетаки ввести в нормативный документ удельную тепловую характеристику для общественных зданий, с целью оценки их теплозащитных показателей, авторы предложили: задать в зависимости от назначения здания минимальную, условную (поскольку на все здание, а не на отдельные его помещения) норму воздухообмена на 1 м2 расчетной площади в рабочее время, используя рекомендации стандарта НП «» «Здания жилые и общественные. Нормы воздухообмена» (200 и соответствующих справочников. Например, 4 м3/(ч•м2) — для помещений офисов, объектов сервисного обслуживания, 5 м3/(ч•м2) — для учреждений здравоохранения и образования и 6 м3/(ч•м2) — для спортивнозрелищных и детских дошкольных учреждений. Здесь принят принцип нормирования не по кратности объему здания, а по отнесению воздухообмена к площади, которая более правильно определяет рабочую зону, где располагаются люди. В нерабочее время допускается принимать количество инфильтрующегося воздуха в объеме полукратного воздухообмена и затем складывать его с объемом приточного воздуха в рабочее время с учетом количества рабочих часов в течение недели (уточнение объема инфильтрации в общественных зданиях в нерабочее время задача СНиП «Отопление и вентиляция»).

Следует иметь в виду, что определенная удельная потребность в тепловой энергии на отопление является условной величиной, не отражает истинных значений и введена в нормы только с целью оценки теплозащиты здания. Если при таком воздухообмене удельное теплопотребление здания будет в пределах тех нормативов, которые впервые приводятся в СНиП 23022003 «Тепловая защита здания» для общественных зданий в зависимости от их назначения, — теплозащита здания выбрана правильно. Если нет — следует усиливать теплозащиту. Практика может откорректировать нормируемые значения, но в любом случае у проектировщика есть выход — СНиП позволяет при желании остановиться на предписывающем подходе — соответствии требуемому приведенному сопротивлению теплопередаче каждого отдельного элемента ограждающей конструкции здания.

Безусловно, изложенный выше прием не является бесспорным, но, с другой стороны, он открывает путь к нормированию потребления тепловой энергии на вентиляцию общественных зданий. Более логичным было бы нормирование удельной потребности в тепловой энергии на отопление здания за отопительный период при значении воздухообмена, равном нулю. Не секрет, что есть проекты, где расход тепла на вентиляцию превышает в несколько раз расход тепла на отопление, что не оправдано. Чтобы снизить его, можно применять более эффективные системы вентиляции методом вытеснения, специального душирования, с переменным расходом приточного воздуха, следует чаще применять энергоэкономичные решения утилизации тепла вытяжного воздуха или тепловых выбросов для нагрева приточного воздуха, использовать тепловые насосы и др., но нередко заказчик говорит при этом «нет», это усложняет эксплуатацию, и пусть расход тепла будет больше, но жизнь проще.

Конечно, это не государственный, а сиюминутный подход, и его можно ограничить нормируя потребление тепла на вентиляцию. Это выполняется следующим образом: после того как проверена теплозащита общественного здания, вместо заданного воздухообмена подставляется проектное значение расхода приточного воздуха и вновь определяется удельное потребление тепловой энергии на отопление и вентиляцию.

Если при этом полученная величина более чем на 10—15 % превышает нормируемую, вывод один — необходимо снижать энергопотребление на вентиляцию, но это уже прерогатива СНиП «Отопление, вентиляция и кондиционирование». Такие же ограничения надо разработать на потребление электроэнергии, требуемой для охлаждения кондиционируемого воздуха, — жарким летом 2002 года в Москве впервые летний максимум энергопотребления превысил зимний.