Анализ учета класса энергоэффективности зданий в расчетах систем отопления при их проектировании

Одним из главных потребителей тепловой энергии в наше время является человек и его среда обитания, а именно все общественные и жилые здания. По данным Росстата на обеспечение комфортных условий жизни в жилых зданиях приходится 41% конечного потребления тепловой энергии из централизованных систем, что является второй по величине сферой потребления теплоэнергетических ресурсов после промышленных предприятий, на которые приходится порядка 47%.

Исходя из имеющихся данных, можно сделать вывод, что применение современных энергосберегающих технологий в области распределения и потребления тепловой энергии, приведет к существенной экономии природного ископаемого топлива и природного газа на уровне 15% от используемого на данный момент объема.

У каждого здания есть свой класс энергоэффективности. Данный показатель отражает, насколько эффективно здание расходует (будет расходовать) тепловую и электрическую энергию в процессе эксплуатации относительно нормируемого значения (средний показатель расхода энергии зданием в заданном регионе при аналогичных условиях).

Повышение класса энергоэффективности а, следовательно, и энергоресурсосбережения, достигается за счет использова- ния в совокупности новых строительных материалов с повышенными характеристиками и более экономичного, с точки зрения потребления энергоресурсов, оборудования с классом энергоэффективности от А и выше и имеющего КПД (для теплоиспользующего оборудования) от 90% и выше.

Кроме того, для энерго- и ресурсосбережения важную роль играет использование теплоизоляционных материалов с более высокой плотностью (относительно стандартных) и более низким коэффициентом теплопроводности. Например, если при строительстве многоквартирных домов в качестве утеплителя применять современные материалы с усиленными теплоизоляционными показателями и наименьшими значениями теплопроводности (экструдированный пенополистирол, пенополиизоцианурат и пр.), то можно достигнуть существенной экономии тепловой энергии. Это также положительно скажется на финансовой составляющей строительства даже на краткосрочную перспективу.

Чтобы иметь понимание о том, каким образом можно снизить потребление тепловой энергии на отопление жилого многоквартирного дома, в первую очередь осуществляют расчет системы отопление здания. Для проведения расчета необхо- дим определенный набор исходных данных, а именно:

• -    местонахождение здания, климатические характеристики местности и расчетные параметры наружного воздуха;

• -    план типового этажа здания и его этажность, высота этажа и подвала, толщина междуэтажных перекрытий, характеристика системы отопления и вариант разводки магистральных трубопроводов, величина располагаемого давления на входе в систему отопления и ориентация главного фасада здания;

• -    конструкция наружных ограждений;

• -    характеристики строительных материалов наружных стен, перекрытий и теплоизоляционных слоев наружных ограждений, а также иных слоев ограждений.

При проектировании существует три варианта расчетов систем отопления, которые используются на данный момент. Каждый из них имеет свои достоинства и недостатки, и может быть применен на разных этапах проектирования многоквартирного дома.

Первый из них, «Расчет по площади», включает в себя несколько этапов:

• 1.    Определение внутренней площади постройки в квадратных метрах по плану проекта (или возведенного) здания.

• 2.    Полученная цифра умножается на 100-150. Именно столько ватт от общей мощности отопительной системы нужно на каждый квадратный метр жилья (цифра варьируется в зависимости от региона постройки).

• 3.    Результат умножается на соответствующий коэффициент запаса (1,2-1,25). Это необходимо для создания запаса мощности, чтобы отопительная система была способна поддерживать комфортную температуру даже в случае непредвиденных морозов. Полученное значение – необходимая мощность систем отопления в ваттах.

Данный способ является самым быстрым и простым, но обладает рядом недо- статков и упущений, а именно, отсутствие в расчетах поправки относительно региона и его климатических особенностей, пренебрежением коэффициента инфильтрации воздуха через наружные ограждения и их теплоизоляционных свойств, поэтому редко используется на заключительных этапах проектирования системы отопления.

Второй вариант расчета, «Расчет по объему здания», является более точным и содержит в себе следующие этапы:

• 1.    Определение объема здания по его габаритным размерам (ширина, глубина, высота) за исключением высоты технических этажей (цокольный этаж и мансарда) и толщины несущих (наружных) стен здания.

• 2.    Подсчет количества окон и дверей, выходящих на улицу.

• 3.    Определение регионального коэффициента (табл. 1), учитывающего местность, в которой планируется возводить (или уже расположен) дом и климатические характеристики.

• 4.    Определенное в первой операции значение объема здания умножается на 60.

• 5.    Результат вычисления предыдущего шага множится на региональный коэффициент.

• 6.    Число окон в доме умножается на 100, число дверей, выходящих наружу – на 200. Результаты суммируются.

• 7.    Цифры, полученные по итогам пятого и шестого шагов, суммируются. Полученное значение и есть мощность отопительной системы, необходимая для поддержания оптимальной температуры в здании при конкретных условиях.

Данный метод, хоть и является более точным чем предыдущий, но имеет существенные недостатки – отсутствие учета теплоизоляционных свойств ограждающих конструкций и пренебрежение необходимых температур для поддержания в помещениях исходя из их назначения. Из-за этого никогда не используется в качестве основного.

Таблица 1. Значения региональных коэффициентов для расчета мощности отопления по объему

Третий вариант расчета определен СП 7.13130.2020 «Отопление, вентиляция и кондиционирование». При его применении учитываются:

• 1)    потери теплоты всеми помещениями здания;

• 2)    температура, необходимая для каждого помещения исходя из его назначения;

• 3)    направление фасадов здания относительно сторон света;

• 4)    сопротивление теплопередаче отдельных слоев ограждения (рис. 1), при расчете которого, также учитывается и коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающих конструкций.

  
  
  

Рисунок. Пример конструкция наружной стены здания: 1 – внутренняя штукатурка; 2 – основной конструктивный слой; 3 – теплоизоляционный слой; 4 – облицовочный кирпич.

Получив конечную цифру, выражающую необходимое количество тепла на отопление здания, можно рассматривать потенциал энерго- и ресурсосбережения за счет применения ряда улучшений системы теплоснабжения:

• -    применение различных видов теплоизоляции для труб в местах с пониженной температурой для предотвращения утечек тепла (цокольный этаж, мансарда, коридоры и лестничные клетки);

• -    использование в качестве отопительных приборов радиаторов с повышенными

значениями теплоотдачи (зачастую алюминиевые или биметаллические);

• -    установка термостатических клапанов (термоголовок) на радиаторы отопления с возможностью более точного регулирования температуры в помещениях.

Выводы

• 1.    Таким образом, наиболее точным является метод расчета системы отопления, регламентируемый СП 7.13130.2020, в связи с учетом большинства факторов, влияющих на класс энергоэффективности строительного объекта.

• 2.    Данный метод отлично подходит для сравнения необходимого изначального и

  на отопление современных учитывая их

  
  

• 3.    Метод, регламентируемый СП 7.13130.2020, позволяет определять возможный прирост энергоэффективности здания в тепловом эквиваленте, при внесении в расчеты новых поправочных коэффициентов.

конечного количества тепла здания после использования строительных материалов, улучшенные характеристики.