V Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2013

Эффективное использование энергетических ресурсов, энергии и энергоносителей, сокращение потерь в процессе функционирования промышленной инфраструктуры – вопросы, с каждым десятилетием становящиеся все более актуальными и представляющие собой сегодня глобальную проблему. Внедрение современных энергосберегающих технологий равносильно производству энергоресурсов и зачастую именно оно представляет собой более рентабельный и экологически ответственный способ обеспечения растущего спроса на энергию.

В существующих зданиях расходы тепловой энергии в среднем составляют 250–600 кВт/ч за отопительный период на м² отапливаемой площади в зависимости от объемно-планировочного решения дома: многоэтажный или малоэтажный, многосекционный или одноквартирный. В многоэтажных домах площадь наружных ограждающих конструкций (стен, покрытий, цокольных перекрытий), приходящихся на 1 м² полезной площади зданий, в 3-4 раза меньше, чем в одно-двухэтажных, и, соответственно, меньше тепловых потерь. В таблице 1 приведены сравнительные фактические удельные показатели энергопотребления на отопление многоэтажных зданий в России и нормативные для Дании и Германии [1].

Таблица 1

Сопоставление удельных показателей энергопотребления на отопление зданий

Страна	Россия	Германия	Дания
Удельное энергопотребление, кВт.ч/м2	250 - 300	85	88

Следует отметить, что 20 лет назад такие страны, как Дания и Германия, находились примерно на том же уровне энергопотребления, что и бывший Советский Союз. И все же в передовых странах за прошедшие 15-20 лет произошли существенные изменения. Снижение энергопотребления достигается не только в строящихся зданиях, где ограждающие конструкции имеют повышенную теплоизоляцию в соответствии с принятыми в европейских странах в 80-90-х годах нормами, но и в существующих домах. В таблице 2 приведены нормативные значения сопротивлений теплопередаче стен в разные периоды в развитых странах.

Проблемы реконструкции существующих зданий очень актуальны в России. Например, в полумиллионном Томске из 8 млн.м² общей площади жилых зданий более 3 млн.м² составляют здания, построенные в 60-70-е годы по первым типовым проектам [2].

Одна из проблем эксплуатации первых пятиэтажек - низкий уровень тепловой защиты ограждающих конструкций, который в сочетании с суровыми климатические условиями приводит к большим затратам на отопление существующих зданий. Из-за высокой стоимости тепловой энергии и низких доходов населения ежегодно до 40 % расходной части городского бюджета направляется на дотацию затрат жилищно-коммунальных предприятий на отопление жилых зданий.

Таблица 2

Уровень тепловой защиты зданий в разных странах

Страна	Нормативное сопротивление теплопередаченаружных стен по годам, м2оС/Вт				Фактическое сопротивление теплопередаче наружных стен Rотр, м2 оС/Вт
	1960 -1969	1970 - 1980	1980 - 1990	1990 - 2000	2007
Финляндия Канада Швеция Россия	0,83 0,95 0,9 1,26	0,83 0,95 1,3 1,72	1,5 1,42 2,3 2,24	2.9 - 3.5 3,0 - 4,1 2,0 - 4,0 5	2,3 2,4 1,8 1,7

Поэтому сегодня представляется важным направлением в сокращении неэффективных затрат на содержание существующего жилищного фонда города и для увеличения срока службы зданий первых массовых серий осуществление на основе технико-экономического обоснования поэтапной реконструкции и модернизации жилых зданий со значительным снижением (на 30-50 %) ихтеплопотерь.

Расход энергии (тепла, электричества) в зданиях зависит от многих различных факторов: климатических, технических, потребительских привычек.

К климатическим факторам относятся температура холодного периода, количество солнечной радиации, скорость ветра, количество осадков.

К техническим факторам относятся величина тепловой изоляции, тип, размер и направленность окон, объемно-планировочное решение здания, системы отопления и вентиляции, регулирование этих систем.

Термин «потребительские привычки» обозначает такие факторы, как, например, количество расходуемой горячей воды, частота открывания окон, приготовления пищи и использования света. К этим факторам относятся также люди, которые отвечают за эксплуатацию систем отопления, вентиляции и всего здания. Потребительские привычки оказывают большое влияние на расход энергии. И основной принцип воздействия на них – это стимулирование энергосбережения.

Величина теплопотерь через наружные ограждения (стены, покрытия, цокольные перекрытия, окна) определяется сопротивлением теплопередаче конструкции.

Исследования теплового режима зданий, проведенные в нескольких городах России, показали, что фактическая тепловая защита наружных ограждений на 15-20 % ниже нормативной. Причинами являются неучтенный фактор неоднородности конструкций в действующей методике теплотехнического расчета, часто низкое качество строительства и плохая эксплуатация зданий. Это приводит к неучтенным потерям тепла, неудовлетворительному микроклимату и снижению долговечности зданий. С 1996 года строительными нормами и правилами предусмотрено двухэтапное повышение уровня тепловой защиты ограждающих конструкций [1].

Энергоэффективнымявляется здание, в котором при проектировании, строительстве и эксплуатации осуществлено максимальное количество мероприятий, направленных на экономию топливно-энергетических ресурсов.

Основными путями экономии энергии в гражданских зданиях являются повышение тепловой эффективности строительных конструкций, архитектурно - планировочных решений, инженерных систем, использование нетрадиционных видов энергии. Повышение теплозащиты здания возможно осуществить за счет использования эффективных теплоизоляционных материалов и применения новых конструктивных решений стен, окон.

Наиболее перспективными являются двухслойные ограждающие конструкции с несущим и теплоизоляционным слоями (см. рис.).

Такое решение возможно как в строящихся, так и в существующих зданиях. В качестве эффективного утеплителя применяются минераловатные жесткие плиты с перпендикулярным расположением волокон и коэффициентом теплопроводности 0,043-0,06 Вт/м ^оС. Такой утеплитель не расслаивается, обеспечивает прочность фасадному покрытию и негорючий.

В таблице 3 приведен структурный состав теплоизоляционной конструкции, представленной на рисунке.

Рисунок. Утепление кирпичной стены по технологии "Tex-Color"

Таблица 3

Структурный состав теплоизоляционной конструкции

№ поз.	Наименование	Состав	Толщина
1	Кирпичная кладка	Кирпич силикатный	 = 380 мм
2	Внутренняя штукатурка	Полимерная декоративная штукатурка	=15 мм
3	Крепление термоизоляции	Клей "ОК-1000 WDVS-Specialkleber, Superkleber-Armierungsmortel, шпильки 75-175 мм. Закрепляется шпильками и полимерными планками
4	Теплоизоляция	Каменная вата «ROCKWOOL»	=100 мм, плотность140 кг/м3
Окончание таблицы 3
5	Выравнивающий (армирующий) слой	Клей "ОК" 1000 WDVS-Specialkleber, Superkleber-Armierungsmortel	 = 3-5 мм
6	Армирующая сетка	Покрытая пластиком сетка из стекловолокна	Ячейки 4 мм
7	Грунтовка	Кварцевая (отделка декоративной штукатурки). Глубинная (для окраски)
8	Отделка	Минеральная декоративная штукатурка.Полимерная декоративная штукатурка.Краска фасадная	2; 3; 6 мм.1,5; 2; 3 мм.

Объемно-планировочные решения зданий оказывают существенное влияние на энергопотребление. Например, здания с широким корпусом потребляют на 15–18 % меньше энергии, чем здания с обычным корпусом. Поэтому необходимо разрабатывать объемно-планировочные решения с наименьшей площадью наружных конструкций для зданий одинакового объема.

Критерием качества объемно-планировочного решения может служить расчетный показатель компактности здания. Впервые этот показатель был введен в нормирование в ФРГ в 1984 году. Показатель компактности здания определяется как отношение общей площади наружных ограждающих конструкций S^нар и величины отапливаемого объема V^от: k = S^нар / V^от [2]. Расчетный показатель компактности здания k для жилых зданий не должен превышать следующих значений:

• 0,32 для зданий от 6 до 9 этажей;

• 0,36 для 5-этажных зданий;

• 0,54 для 3-этажных зданий;

• 1,1 для одноэтажных домов.

Эффективным средством снижения теплопотерь здания является остекление лоджий, устройство на фасадах здания стекол на относе, размещение пассивных солнечных коллекторов на крышах зданий для подогрева наружного воздуха, поступающего в здание.

Выгода от внедрения энергоэффективных технологий может быть достигнута несколькими способами: напрямую через целевые инвестиции или же как побочный эффект от замены старого оборудования на новое, более эффективное. Рассмотренные решения возможно и эффективны как в строящихся, так и в существующих зданиях.

Библиографический список

1. Ольшанский, А.И. Основы энергосбережения/ А.И. Ольшанский, В.И. Ольшанский, Н.В. Беляков.- Витебск, 2007.- 223 с.

2. Сибикин, Ю.Д. Технология энергосбережения/ Ю.Д. Сибикин, М.Ю. Сибикин. – М.: Форум - Инфра-М, 2006.- 352 с.

Код для цитирования: Скопировать