Анализ учета класса энергоэффективности зданий в расчетах систем отопления при их проектировании
Автор: Порубин М.И., Сенникова О.Б.
Журнал: Международный журнал гуманитарных и естественных наук @intjournal
Рубрика: Технические науки
Статья в выпуске: 12-4 (75), 2022 года.
Бесплатный доступ
В данной работе авторами проведён анализ методов расчета систем отопления жилых зданий с точки зрения учета наибольшего количества показателей класса энергоэффективности. На основании данного исследования выявлено, что наиболее точным является метод расчета систем отопления с учетом факторов. Данный расчет позволяет определять возможный прирост энергоэффективности здания в тепловом эквиваленте, что делает данную работу актуальной и несет научную новизну исследования.
Энергетика, класс энергоэффективности, система отопления, энергоресурсосбережение
Короткий адрес: https://sciup.org/170197102
IDR: 170197102 | DOI: 10.24412/2500-1000-2022-12-4-64-67
Текст научной статьи 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
Тип зимы |
Значение коэффициента |
Регионы, для которых данный коэффициент применим |
Теплая зима. Холода отсутствуют или очень слабые |
От 0,7 до 0,9 |
Краснодарский край, побережье Черного моря |
Умеренная зима |
1,2 |
Средняя полоса России, Северо-Запад |
Суровая зима с достаточно сильными холодами |
1,5 |
Сибирь |
Экстремально холодная зима |
2,0 |
Чукотка, Якутия, регионы Крайнего Севера |
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.
Список литературы Анализ учета класса энергоэффективности зданий в расчетах систем отопления при их проектировании
- СП 60.13330.2020. Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха.
- Справочник проектировщика. Проектирование тепловых сетей // Под ред. А.А. Николаева. - М.: Высшая школа, 2003.
- Бакрунова Т.С. Системы теплоснабжения (часть 1): учеб. Пособие. - Самара: Самар. гос. техн. ун-т, 2011. - 25 с.
- Яковлев Б.В. Повышение эффективности систем теплофикации и теплоснабжения. - М.: Новости теплоснабжения, 2012. - 168 c.
- Магадеев, В.Ш. Источники и системы теплоснабжения. - М.: Энергия, 2013. - 272 с.
- Алиев Т.И. Основы проектирования систем. - СПб: Университет ИТМО, 2015. - 120 с.