ОТЧЕТ О НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ РАБОТЕ на тему: «Энергосбережение в зданиях и сооружениях»

Министерство образования и науки РФ
Федеральное государственное бюджетное образовательное
учреждение высшего образования
«Тульский государственный университет»
Кафедра: «Городское строительство, архитектура и дизайн»
ОТЧЕТ О НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ РАБОТЕ
Студент гр. 341281/02 _____________________________ Кузнецов Ю.А.
Проверил доц., к.т.н. ________________________________ Жидков А.Е.
Подп. и дата
Взам. инв. №
Инв. № дубл.
Подп. и дата
на тему: «Энергосбережение в зданиях и сооружениях»
Инв. № подл.
Тула 2019 г
Введение
3
Нормативное регулирование деятельности по повышению энергоэффективности в
строительном комплексе
5
Повышение энергоэффективности зданий
6
Автоматические системы энергосбережения.
8
Пассивные системы энергосбережения.
19
Заключение
25
Библиографический список
27
Подп. и дата
Взам. инв. №
Инв. № дубл.
Подп. и дата
Справ. №
Перв. примен.
Содержание
Инв. № подл.
Отчет о научно-исследовательской работе
Изм Лист № докум.
Разраб.
Кузнецов
Пров.
Жидков
Н.контр.
Утв.
Подп.
Дата
Лит.
Лист
2
Листов
27
Энергосбережение в зданиях и
сооружениях
ТулГУ гр. 341281/02
Введение
Вопросы экономии энергетических ресурсов стояли перед обществом во
все времена. С повышением уровня развития цивилизации эта актуальная проблема все больше обостряется, перерастая в кризис всей экономики.
Отличительная особенность современной российской экономики — ее
чрезвычайно высокая энергоемкость. Экономия энергии сегодня рассматривается многими развитыми странами как важнейшая национальная экологическая
и экономическая проблема: экологическая - поскольку снижение энергопотребления означает сокращение производства энергии тепловыми станциями и соответственно снижение загрязнения окружающей среды выбросами ТЭЦ; экономическая - потому, что энергетические затраты сегодня составляют львиную долю
себестоимости любого вида продукции, товаров или услуг. На решение этой проблемы во многих странах направлена вся мощь законов и норм творчества, дол-
Подп. и дата
госрочные программы, деятельность различных государственных, общественных и частных организаций и фирм.
В среднем на производство единицы продукции в России расходуется в 3–
4 раза больше энергии, чем в странах Западной Европы. Низкая эффективность
Инв. № дубл.
энергопотребления в нашей стране во многом объясняется устаревшим подходом
к управлению спросом на энергию и контролю ее расходования, а также проводимой в годы советской власти политикой заниженных цен на энергоресурсы.
Взам. инв. №
Дешевизна и казавшаяся неисчерпаемость запасов новых энергоносителей обусловили весьма расточительный характер их использования, который наиболее
ярко проявился в строительной отрасли.
Подп. и дата
В конце 80-х годов расходы энергоресурсов на строительство и эксплуатацию зданий и сооружений (без учета производственных затрат) достигали 40–
60% от общих энергозатрат. Ситуация заметно изменилась после ужесточения
режима энергосбережения. Тем не менее, и по сей день уровень потребления
Инв. № подл.
энергии в строительном секторе по-прежнему достаточно высок.
Лист
341281/02
Изм Лист
№ докум.
Подп.
Дата
3
Результаты многочисленных исследований, посвященных изучению проблем энергосбережения, показывают, что наибольшее количество энергии тратится на отопление, горячее водоснабжение, покрытие потерь при транспортировке энергии, охлаждение воздуха в системах кондиционирования, искусственное освещение (серьезная статья расхода электрической энергии в крупных административных зданиях и объектах здравоохранения). Поэтому с момента выхода в свет серии нормативно-технических документов, в которых изложены основные теплотехнические требования, предъявляемые ко всем строящимся и реконструируемым объектам, усилия проектировщиков были направлены на поиск
технических решений, обеспечивающих повышение уровня тепловой защиты
Инв. № подл.
Подп. и дата
Взам. инв. №
Инв. № дубл.
Подп. и дата
зданий и сокращения расходов на их эксплуатацию.
Лист
341281/02
Изм Лист
№ докум.
Подп.
Дата
4
Нормативное регулирование деятельности по повышению энергоэффективности в строительном комплексе
С давних времен идут споры о целесообразности повышения сопротивления теплопередачи ограждающих конструкций с целью увеличения энергоэффективности зданий. В 1995 году - были выпущены изменения №3 к СНиП II-379** «Строительная теплотехника», которые предусматривали постепенное увеличение сопротивления теплопередаче элементов внешней оболочки здания в тетр
чении нескольких лет с итоговыми значениями величин 𝑅о в 2,5-3 раза выше
исходных.
Мотивация такого резкого повышения требований была очень сильной: высокие затраты на отопление зданий, вызываемые большими теплопотерями и ростом стоимости энергоносителей. Декларировалось, что введение данных требований позволит сэкономить до 40 % тепловой энергии, идущей на отопление, и,
соответственно, существенно снизить затраты на него.
Подп. и дата
Однако, несмотря на достаточно резкую критику, этот подход практически
без изменений сохранился в редакции СНиП 2003 года.
Проектировщики, пытаясь нивелировать такое резкое увеличение, добились введения понижающих коэффициентов в редакции норм 2012 года (СП
Инв. № дубл.
50.13330.2012).
С целью ускорить и упростить проектирование был предусмотрен упрощенный вариант расчетов сопротивления теплопередаче элементов внешней обо-
Взам. инв. №
лочки здания в СП 230.1325800.2015 «Конструкции ограждающие зданий. Характеристики теплотехнических неоднородностей». Здесь для некоторых видов
теплотехнических неоднородностей приведены формулы удельных потерь теп-
Инв. № подл.
Подп. и дата
лоты, позволяющие упрощенно проводить указанные расчеты.
Лист
341281/02
Изм Лист
№ докум.
Подп.
Дата
5
Повышение энергоэффективности зданий
На данный момент самым актуальным является вопрос, связанный с потреблением энергии жилыми и общественными зданиями. Основная задача сегодня — возведение новых утепленных построек, которые позволят экономить
энергетические ресурсы, а также реконструкция старого жилищного фонда при
помощи современных энергосберегающих материалов.
Энергопотребление зданий в Российской Федерации составляет 43-45% от
общего объёма потребляемой тепловой энергии, в т.ч.: эксплуатация здания 90%; производство стройматериалов - 8%; процесс строительства- 2%. В Европе
на энергопотребление зданий расходуется 20-22%, от общего потребления теп-
Взам. инв. №
Инв. № дубл.
Подп. и дата
ловой энергии.
Рис 1. Структура потребления энергии в зданиях
Среднее потребление энергии в зданиях, построенных в 50-70-х годах, составляет от 200 до 350 кВт-ч/м2год (рис.1). Анализ структуры энергопотребления
Подп. и дата
показывает, что в этих зданиях до 70-80% расходуется на отопление и по 10-12%
на горячее водоснабжение и электроснабжение.
Современные строительные нормы в Европейских странах устанавливают
потребление энергии на уровне 80-100 кВт-ч/м2год. У нового поколения домов,
Инв. № подл.
которые проектируются и строятся в соответствии с концепцией Passive House
Лист
341281/02
Изм Лист
№ докум.
Подп.
Дата
6
(пассивный дом) уровень энергопотребления может быть снижен до 15-30кВтч/м2год в зависимости от региона строительства. Одним из факторов, позволяющим обеспечивать такой норматив, является применение эффективной тепловой
изоляции в строительных конструкциях.
Рис.2. Доля различных видов теплоизоляционных материалов в общем объёме
Подп. и дата
применения в строительстве в 2008г. (экспертная оценка)
В странах Европы всё большее развитие получает строительство зданий с
минимальным энергопотреблением по концепции Passive House.
На основе этой концепции уже построен и строится целый ряд зданий в
Инв. № дубл.
Германии, Дании и др. странах. Первые здания такого типа построены в РФ на
территории Республики Татарстан в Казани. Предполагается их строительство в
Подмосковье. Предлагаемые технические решения наиболее эффективны в ма-
Взам. инв. №
лоэтажном строительстве, доля которого в современном жилищном строительстве в РФ составляет более 50%.
Данная тема получила дальнейшее развитие в разработках Исследовательмультикомфортного здания, включающая помимо снижения энергопотребления,
повышение акустических характеристик здания, повышение его пожарной и экологической безопасности (3, 4).
Инв. № подл.
Подп. и дата
ского Центра КРИР концерна Сен-Гобен во Франции, где предложена концепция
Лист
341281/02
Изм Лист
№ докум.
Подп.
Дата
7
Мультикомфортный дом предоставляет большие возможности при проектировании зданий с учётом климатических условий, однако ничего фундаментально отличающегося от обычного строительства нет. С экономической точки
зрения реализация такого проекта требует увеличения капитальных затрат на
строительство на 5-8%, однако эти вложения окупаются экономией энергии, и
соответственно, снижением эксплуатационных затрат и обеспечением комфортных условий проживания.
Понятие комфортных условий проживания включает оптимальный для человека тепловой режим помещения (оптимальная температура и влажность воздуха), оптимальный состав воздуха в помещении (наличие необходимого количества кислорода и отсутствие вредных для здоровья человека примесей), акустический комфорт и др., которые достигаются путем установки устройств, которые можно разделить на две группы:
1. Активные системы энергосбережения.
2. Пассивные системы энергосбережения.
Подп. и дата
Активные системы энергосбережения в свою очередь делятся на:
1.1.
Автоматические системы энергосбережения.
1.2
Системы энергосбережения с ручной регулировкой
Автоматические системы энергосбережения.
Воздухопропускные клапаны, автоматически обеспечивающие подачу
наружного воздуха по потребности.
Подп. и дата
Взам. инв. №
Инв. № дубл.
Разберем более детально каждую из систем:
Инв. № подл.
Рис 3. Прямоугольный жалюзийный воздушный клапан
Лист
341281/02
Изм Лист
№ докум.
Подп.
Дата
8
Утилизаторов теплоты вытяжного воздуха для нагрева приточного или горячей воды на бытовые нужды, использование рециркуляции.
Наиболее широко применяются:
1. Регенеративные утилизаторы теплоты. В регенераторах теплота вытяжного воздуха передается приточному воздуху через насадку, которая попеременно нагревается и охлаждается. Несмотря на высокую энергоэффективность,
регенеративные утилизаторы теплоты обладают существенным недостатком –
вероятностью смешивания определенной части удаляемого воздуха с приточным
в корпусе аппарата. Это, в свою очередь, может привести к переносу неприятных
запахов и болезнетворных бактерий. Поэтому их обычно применяют в пределах
одной квартиры, коттеджа или одного помещения в общественных зданиях. Испытания установки с утилизатором теплоты показали, что ее эффективность
может достигать 67%
2. Рекуперативные утилизаторы теплоты. Данные утилизаторы, как правило, включают в свой состав два вентилятора (приточный и вытяжной), фильПодп. и дата
тры и пластинчатый теплообменник противоточного, перекрестного и полуперекрестного типов.
Эффективность барабанного рекуператора доходит до 75 %, в техниче-
Взам. инв. №
Инв. № дубл.
ской документации отмечается КПД приточно-вытяжных установок серии Gold
компании PM-VENT 84 %. Gold от PM-VENT экономит не только тепло в зимний
период, но и летом — холод, а также извлекает пользу из различий во влажности
воздуха.
3.Утилизаторы теплоты с промежуточным теплоносителем. По своим конструктивным особенностям эти утилизаторы малопригодны для индивидуальной
(поквартирной) вентиляции, и поэтому на практике их используют для централь-
Инв. № подл.
Подп. и дата
ных систем. Позволяет сократить расходы энергии примерно на 20%
Лист
341281/02
Изм Лист
№ докум.
Подп.
Дата
9
4. Утилизаторы теплоты с теплообменником на тепловых трубах. Использование тепловых труб позволяет создавать компактные энергоэффективные теплообменные устройства. Однако в связи со сложностью конструкции и высокой
стоимостью они не нашли применения в системах вентиляции для жилых зданий.
Рис 4. Устройство рекуператора
Комнатные утилизаторы теплоты с теплообменником для систем отопления и вентиляции, устанавливаемые в воздуховодах, дают возможность испольПодп. и дата
зовать до 60 % теплоты удаляемого воздуха.
Оборудование устройствами регулирования температуры в системах отопЭлектронный терморегулятор состоит из микропроцессора, датчика,
ключа.
Подп. и дата
Взам. инв. №
Инв. № дубл.
ления:
Инв. № подл.
Рис 5. Электронный регулятор температуры.
Лист
341281/02
Изм Лист
№ докум.
Подп.
Дата
10
Датчик измеряет температуру воздуха, микропроцессор обрабатывает
и передает сигнал, а с помощью ключа совершается коммуникация управления.
Преимущества электронных терморегуляторов заключаются в высокой
точности и легкой настройке и управлении отопительными системами
Применяются электронные регуляторы для того, чтобы управлять отопительной системой квартиры или дома и регулировать работу кондиционеров,
а также других систем, которые отвечают за поддержку и создание в помещении
комфортного микроклимата.
Терморегуляторы электронного образца могут легко монтироваться в систему умного дома и следить за температурой обогревателей и помещений.
Благодаря использованию программируемого недельного термостата
можно добиться экономии топлива вплоть до 30%
Устройства автоматического снижения температуры в ночное время
Внедрение автоматических систем регулирования (АСР) отопления, венти-
Подп. и дата
ляции, горячего водоснабжения является основным подходом к экономии тепловой энергии. Установка систем автоматического регулирования в индивидуальных тепловых пунктах по данным Всероссийского теплотехнического института
(г. Москва) снижает потребление тепла в жилом секторе на 5-10%, а в адми-
Инв. № дубл.
нистративных помещениях на 40%. Наибольший эффект получается за счет оптимального регулирования в весенне-осенний период отопительного сезона, когда автоматика центральных тепловых пунктов практически не выполняет в пол-
Взам. инв. №
ной мере свои функциональные возможности. В условиях континентального климата Южного Урала, когда в течение суток перепад наружной температуры может составлять 15-20 °С, внедрение автоматических систем регулирования отоп-
[1,6].
Установка теплообменников для нагрева воды горячего водоснабжения с устройством автоматического регулирования ее температуры:
Инв. № подл.
Подп. и дата
ления, вентиляции и горячего водоснабжения становится весьма актуальным.
Лист
341281/02
Изм Лист
№ докум.
Подп.
Дата
11
Среди множества типов различных теплообменников в бытовых условиях
используются только два – пластинчатые и кожухотрубные. Последние практически исчезли с рынка вследствие больших габаритов и низкого КПД.
Рис 6. Тип теплообменника ГВС
Пластинчатый теплообменник ГВС представляет собой ряд гофрированных пластин на жесткой станине. Все пластины идентичны по размерам и конструкции, но следуют в зеркальном отражении друг к другу и разделяются специальными прокладками – резиновыми и стальными. В результате строгого чередования между парными пластинами образуются полости, которые заполняются теплоносителем или нагреваемой жидкостью – смешение сред полностью
Подп. и дата
исключено. Через направляющие каналы две жидкости движутся навстречу друг
другу, заполняя каждую вторую полость, и так же, по направляющим, выходят
из теплообменника отдав/получив тепловую энергию.
Чем выше количество или размер пластин в теплообменнике – тем больше
Инв. № дубл.
площадь полезного теплообмена и выше производительность теплообменника. У
многих моделей на направляющей балке между станиной и запорной (крайней)
плитой остается достаточно пространства, чтобы установить несколько плит анаваются парами, иначе потребуется менять направление «вход-выход» на запорной плите.
Подп. и дата
Взам. инв. №
логичного типоразмера. В этом случае дополнительные плиты всегда устанавли-
Инв. № подл.
Рис 7. Схема теплообменника для горячей воды
Лист
341281/02
Изм Лист
№ докум.
Подп.
Дата
12
Все пластинчатые теплообменники можно разделить на:
Разборные (состоят из отдельных плит)
Паяные (герметичный корпус, не разборные)
Преимущество разборных теплообменников заключается в возможности
их доработки (добавление или удаление пластин) – в паяных моделях эта функция не предусмотрена. В регионах с низким качеством водопроводной воды такие теплообменники можно разбирать и очищать от мусора и отложений вручную.
Более высокой популярностью пользуются паяные пластинчатые теплообменники – из-за отсутствия зажимной конструкции они имеют более компактные
размеры, чем разборная модель аналогичной производительности. Компания
«МСК-Холод» производит подбор и продажу паяных пластинчатых теплообменников ведущих мировых брендов - Alfa Laval, SWEP, Danfoss, ONDA, KAORI,
GEA, WTT, Kelvion (Кельвион Машимпэкс), Ридан. У нас вы можете купить теплообменник ГВС любой производительности для частного дома и квартиры.
Подп. и дата
КПД теплообменников оценивается на уровне 80-85%, и многое зависит от
конструкции самого оборудования, так что полученное значение следует разделить на 0,8.
Инв. № дубл.
Приточные устройства
Значительную часть жилого фонда городов России составляют многоэтажные жилые здания, оборудованные системами водяного отопления и естествен-
Взам. инв. №
ной вентиляции. При такой схеме организации вентиляции воздух поступает в
помещения через неплотности наружных ограждающих конструкций и удаляется
через вентиляционные каналы в помещениях кухонь, ванных комнат и санузлов.
ности температур наружного и внутреннего воздуха и высоты вентиляционной
шахты) и ветрового напора.
Инв. № подл.
Подп. и дата
Побуждение движения воздуха происходит за счет гравитационного (за счет раз-
Лист
341281/02
Изм Лист
№ докум.
Подп.
Дата
13
Рис. 8. Приточный клапан
При всех достоинствах такой схемы организации вентиляции: простоте,
низкой стоимости, практически полном отсутствии необходимости обслуживания – эти системы обладают рядом недостатков. Это и неустойчивый воздушный
режим квартиры из-за изменения температуры наружного воздуха, и зависимость
гравитационного напора от высоты (в том числе зачастую фактически полное от-
Подп. и дата
сутствие вентиляционного воздухообмена в квартирах верхних этажей), и прекращение работы вентиляции при положительных температурах наружного воздуха (5–7 °C и выше).
В результате системы работают очень неустойчиво и не гарантируют нор-
Инв. № дубл.
мативного воздухообмена; расход приточного воздуха может как быть существенно ниже санитарной нормы, так и значительно превышать необходимый,
вызывая тем самым перерасход тепловой энергии на свой подогрев.
Взам. инв. №
Так, проведенные Е. Г. Малявиной с сотрудниками исследования воздушного режима жилых зданий [5] показали, что в здании серии П-44, оборудованном приточными клапанами, при температуре наружного воздуха 5 °C вне зависистемой вентиляции воздуха на первом этаже и от 84 до 91 % на последнем
этаже. Остальной воздух поступает в квартиры через окна, даже с сопротивлением воздухопроницанию 1 м2•ч/кг при разности давлений ΔP = 10 Па. Однако
Инв. № подл.
Подп. и дата
симости от скорости ветра через клапаны поступает от 88 до 92 % удаляемого
Лист
341281/02
Изм Лист
№ докум.
Подп.
Дата
14
уже при температуре наружного воздуха –3,1 °C и ниже расходы удаляемого вентиляционной системой и приточного через клапаны воздуха превышают проектный воздухообмен квартиры.
Существенным является и то обстоятельство, что в современных условиях
широкое распространение получили герметичные окна со стеклопакетами. Эти
окна обладают высокими тепло- и шумозащитными характеристиками, однако
практически не обеспечивают потребного притока воздуха. В результате вентиляция в квартирах практически не работает. Ухудшение качества микроклимата
в квартирах приводит к тому, что жильцы открывают окна, обеспечивая избыточное проветривание и тем самым сводя к нулю весь эффект энергосбережения
от утепления здания.
Поэтому совершенно необходимым представляется применение приточных устройств (клапанов), обеспечивающих и нормализующих необходимый
приток воздуха в квартиру. Приточные устройства позволяют решить две задачи:
во-первых, обеспечить необходимую норму расхода воздуха, исключив тем саПодп. и дата
мым его перерасход при открывании окон для проветривания; во-вторых, исключить сверхнормативные расходы при низких температурах наружного воздуха.
Применение таких устройств регламентируется в том числе Рекомендаци-
Взам. инв. №
Инв. № дубл.
ями Р НП «АВОК» 5.2.–201251 [10]. В этом же документе указывается, что использовать для притока воздуха форточки, фрамуги или открывающиеся створки
окон допускается только в виде исключения.
Регулирование расхода воздуха
Дальнейшее снижение энергопотребления многоэтажных жилых зданий с
естественной вентиляцией возможно за счет регулирования расхода воздуха по
потребности, то есть при учете фактического режима использования помещения.
мом их эксплуатации (приготовление пищи, стирка, переменное количество людей в течение суток и др.), характеризуется широким диапазоном необходимого
Инв. № подл.
Подп. и дата
Как отмечалось в [3], потребность квартир в вентиляции, связанная с режи-
Лист
341281/02
Изм Лист
№ докум.
Подп.
Дата
15
воздухообмена, меняющегося по отдельным помещениям квартиры в течение суток. Минимальный воздухообмен в квартире должен обеспечить удаление из помещений вредностей, выделяемых строительными конструкциями, отделочными
материалами, мебелью и т. п. (радон, фенолформальдегиды и др.). При этом потребная глубина регулирования воздухообмена в квартире в большинстве случаев находится в диапазоне 10–100 %.
Для автоматического регулирования расхода воздуха в качестве датчиков
управления авторегулируемыми приточными клапанами могут использоваться
датчики перепада давления, влажности внутреннего воздуха, освещенности, присутствия людей и т. д.
Данное устройство позволяет экономить до 30% энергии на отопление, а
так же существуют модели с гипоаллергенными фильтрами и усиленной звуковой защитой.
Взам. инв. №
Инв. № дубл.
Подп. и дата
Системы энергосбережения с ручной регулировкой.
Механические регуляторы отопления
Терморегулятор механического типа для радиатора состоит из:

клапана;

термической головки.
Эти два элемента работают слажено и без использования посторонней
энергии. Термическая головка состоит из нескольких частей: привода, регулятора, газового, жидкостного или упругого элемента.
Принцип работы механического регулятора достаточно прост — колесико
с температурой выставляется на нужный уровень с помощью ручного управле-
Подп. и дата
ния.
Механические регуляторы кроме регулировочного колесика могут иметь
кнопку включения и выключения, управляются и включаются такие регуляторы
Инв. № подл.
только вручную.
Лист
341281/02
Изм Лист
№ докум.
Подп.
Дата
16
Экономия зависит напрямую от настроек конечным пользователем и варьируется от 5 до 20%.
Электромеханические регуляторы
Одним из самых простых регуляторов, считается электромеханический.
Главным его элементом считается реле, которое бывает нескольких видов,
но в системе отопления применяется используется регулятор с реле, у которого
некоторые элементы расширяются в момент нагревания.
Такой тип регулятора применяется в масляных радиаторах и бойлерах, где
реле представляет собой цилиндрическую трубку, которая наполнена чувствительной жидкостью. Трубка находится в маленьком бачке с водой, которая
нагревается. Такой регулятор позволяет снизить расходы на отопление на 1520%.
Индивидуальный источник теплоэнергоснабжения (индивидуальная котельная или источник когенерации энергии)
Индивидуальный тепловой пункт (ИТП) – комплекс коммуникаций и обоПодп. и дата
рудования, предназначенный для транспортировки теплоносителя от ТЭЦ, ЦТП
или котельной к конкретному объекту и обеспечивающий функционирование
внутренних систем отопления и горячего водоснабжения (ГВС), а в некоторых
Взам. инв. №
Инв. № дубл.
случаях и вентиляции. Чаще всего он располагается в цокольном или на специальном техническом этаже, но может размещаться и в отдельно стоящем здании,
а также в специальном контейнере. В зависимости от объема, количества потребителей и прочих особенностей объекта или выбранной при проектировании
схемы, ИТП может обслуживать здание целиком или только отдельную его часть.
Основные задачи ИТП:
 контроль и регулирование параметров теплоносителя;
Подп. и дата
 преобразование тепловой энергии;
 равномерное распределение энергоресурсов между потребителями;
 учет потребляемых ресурсов;
Инв. № подл.
 отключение и защита систем теплоснабжения.
Лист
341281/02
Изм Лист
№ докум.
Подп.
Дата
17
В состав оборудования индивидуального теплового пункта входят трубопроводы и теплообменники, контрольно-измерительные приборы, трубопроводная арматура (фильтры, клапаны, краны и прочие запорно-регулирующие
устройства), насосы и системы управления. Современные ИТП чаще всего автоматизированы и способны обеспечивать поддержание оптимальных заданных
параметров даже при изменении внешних факторов, а также аварийное отключение систем при входе за пределы нормы. Участие человека требуется только для
ликвидации нештатных ситуаций или обслуживания.
Схема теплоснабжения объекта, включающая в себя автоматизированный
ИТП, имеет ряд преимуществ:
 при условии правильной настройки сокращает расход теплоносителя до
30%;
 позволяет вести учет и оплачивать только реально потребляемые энергоресурсы;
Подп. и дата
 обеспечивает постоянное поддержание оптимальных параметров системы
ГВС и отопления;
 сокращает эксплуатационные затраты на 40-60% за счет экономичного ре-
Взам. инв. №
Инв. № дубл.
жима работы оборудования;
 снижает тепловые потери, связанные с транспортировкой теплоносителя.
Благодаря многообразию используемых схем и исполнений индивидуальными тепловыми пунктами могут оснащаться не только современные объекты,
изначально проектирующиеся под них, но и старые здания. ИТП достаточно компактны и бесшумны, не требуют большого количества обслуживающего персонала. Если отсутствует возможность разместить его внутри объекта, можно истепловой пункт (БТП).
Инв. № подл.
Подп. и дата
пользовать индивидуальный тепловой пункт в модульном исполнении – блочный
Лист
341281/02
Изм Лист
№ докум.
Подп.
Дата
18
Имея возможность качественного и количественного регулирования температуры теплоносителя для конкретного дома, а также отсутствию потерь тепла
при транспортировке теплоносителя экономия может достигать 50%. [8]
Пассивные системы энергосбережения.
Установка приборов учета энергетических и водных ресурсов;
Обязанность по установке приборов учета энергоресурсов Федеральным
законом от 23.1 1.2009 № 261-ФЗ возложена на собственников помещений. Закон
обязывает собственников зданий, строений, сооружений, жилых, дачных или садовых домов, помещений в многоквартирных домах нести расходы на установку
приборов учета.
Счетчики показывают объемы потребления энергоресурсов в реальном
времени и накладывают на собственников индивидуальную ответственность за
использование ресурсов. Благодаря этому жильцы сами заинтересованы потребизбегая напрасных потерь из-за протечек, нерационального использования отопительной системы, что позволяет снизить расходы на 10%
Взам. инв. №
Инв. № дубл.
Подп. и дата
лять меньше ресурсов и следить за состоянием систем энерго и водоснабжения,
Рис 9. Счетчики воды
Оборудование дверными доводчиками для всех дверей в местах об-
Подп. и дата
щего пользования, второй дверью в тамбурах входных групп, ограничителями открывания окон:
Доводчики наружных дверей предназначены (рис. 10) для
автоматического их закрывания, что исключает неограниченную
Инв. № подл.
инфильтрацию через дверной проем.
Лист
341281/02
Изм Лист
№ докум.
Подп.
Дата
19
Рис. 10. Доводчик двери
Установка дверного доводчика производится с целью сокращения
времени поступления холодного воздуха при открытии входных дверей или ворот и как следствие, сокращения падения температуры на рабочих местах.
Дверной доводчик существенно уменьшает количество проникающего в
помещение холодного наружного воздуха, что приводит к значительной
Взам. инв. №
Инв. № дубл.
Подп. и дата
экономии энергии на отопление.
Подбор автоматического дверного доводчика осуществляется, исходя
из данных о массе двери, о необходимом усилии для ее закрывания, и об ее материале.
Применение современной тепловой изоляции трубопроводов отопления и
горячего водоснабжения.
Обычно потери тепловой энергии в теплотрассах не должны превышать 5-7%. Но
фактически они могут достигать величины в 25% и выше!
Алгоритм повышения экономичности работы теплотрассы в общем случае также
1. Провести комплексное обследование теплотрасс от котельной к объектам теплоснабжения и выявить основные каналы появления в них тепловых потерь.
Инв. № подл.
Подп. и дата
можно представить как последовательность определенных действий:
Лист
341281/02
Изм Лист
№ докум.
Подп.
Дата
20
2. Провести гидравлическую наладку теплотрасс с шайбированием потребителей
по фактически потребляемой ими тепловой нагрузке.
3. Восстановить или усилить теплоизоляцию теплотрассы или при экономической целесообразности переложить существующие трубопроводы использовав
для замены предварительно изолированные трубопроводы.
4. Для систем ГВС обеспечить циркуляционную схему включения. По возможности оборудовать теплопункты потребителей тепла пластинчатыми теплообменниками для нужд ГВС.
5. Заменить низкоэффективные отечественные сетевые насосы на современные
импортные с более высоким КПД. При экономической целесообразности (большой мощности электродвигателей насосов) использовать устройства частотного
регулирования скорости вращения асинхронных двигателей.
6. Произвести замену запорной арматуры на трассе с использованием современных надежных поворотных заслонок (например типа "Danfoss"), что значительно
снизит тепловые потери в нештатных и аварийных ситуациях, а также исключит
Подп. и дата
варианты появления утечек теплоносителя через сальники задвижек.
Наиболее популярными и эффективными являются следующие материалы:
Вспененный полиэтилен.
Взам. инв. №
Инв. № дубл.
Вспененный полиэтилен справедливо относят к очень эффективным термоизоляторам. И что еще очень важно, стоимость этого материала – одна из самых низких.
Коэффициент теплопроводности вспененного полиэтилена обычно в области
0,035 Вт/м×°С – это очень хороший показатель. Мельчайшие изолированные
друг от друга пузырьки, заполненные газом, создают эластичную структуру, и с
таким материалом, если приобретена его рулонная разновидность, очень удобно
Подп. и дата
работать на сложных по конфигурации участках труб.
Утеплительные элементы из пенополистирола
Всем известный пенополистирол (в обиходе его чаще называют пенопла-
Инв. № подл.
стом) очень широко применяется для самых разных видов термоизоляционных
Лист
341281/02
Изм Лист
№ докум.
Подп.
Дата
21
работ. Не является исключением и утепление труб – для этого из пенопласта изготавливаются специальные детали.
Два сопрягаемых полуцилиндра пенополистирольной скорлупы для труб
Два сопрягаемых полуцилиндра пенополистирольной скорлупы для труб
Обычно это полуцилиндры (для труб больших диаметров могут быть сегменты в
треть длины окружности, по 120°), которые для сборки в единую конструкцию
оснащаются замковым соединением по типу «шип-паз». Такая конфигурация
позволяет полностью, по всей поверхности трубы, обеспечить надёжную термоизоляцию, без остающихся «мостиков холода».
В повседневной речи такие детали получили название «скорлупы» — за
явное сходство с ней. Выпускается множество ее типов, под различный внешний
диаметр утепляемых труб и разную толщину термоизоляционного слоя. Обычно
длина деталей 1000 или 2000 мм.
Утепление теплотрассы пенополиуретаном
Один из самых эффективных и безопасных в эксплуатации современных утеплиПодп. и дата
тельных материалов – это пенополиуретан. У него – масса всевозможных достоинств, поэтому материал используют практически на любых конструкциях, требующих надежного утепления.
Взам. инв. №
Инв. № дубл.
енополиуретан для утепления трубопроводов может быть применен в различных
видах.
Широко используется ППУ-скорлупа, обычно имеющая внешнее фольгированное покрытие. Она может быть разборная, состоящая из полуцилиндров с
пазо-гребневыми замками, либо, для труб небольшого диаметра – с разрезом по
длине и специальным клапаном с самоклеящейся тыльной поверхностью, который существенно упрощает монтаж изоляции.
Подп. и дата
Пенополиуретановая скорлупа различных типов
Пенополиуретановая скорлупа различных типов
Еще один способ термоизоляции теплотрассы пенополиуретаном – это напыле-
Инв. № подл.
ние его в жидком виде с помощью специального оборудования. Создающийся
Лист
341281/02
Изм Лист
№ докум.
Подп.
Дата
22
слой пены после полного отвердевания становится отменным утеплителем. Особенно удобна подобная технология на сложных развязках, поворотах труб, в узлах с запорно-регулировочной арматурой и т.п.
Достоинство подобной технологии еще и в том, что благодаря отменной
адгезии пенополиуретанового напыления с поверхностью труб, создается отличная гидроизоляция и антикоррозионная защита. Правда, сам пенополиуретан
также требует обязательной защиты – от ультрафиолетовых лучей, поэтому без
кожуха опять обойтись не удастся.
Таким образом, применяя инновационные материалы, и соблюдая в порядке целостность утеплителя можно предотвратить потери, а следовательно сэкономить
на расходах на отопление до 20%.
Кроме того, имеется огромное количество публикаций и фундаментальных
трудов, которые анализируют влияние объемно-планировочных решений на потери тепла через оболочки зданий [4,7]. У всех у них - общий смысл: чем больше
площадь ограждающих конструкций, тем больше потерь тепла. Нетрудно предПодп. и дата
ставить конфигурацию в плане трех отдельно стоящих точечных многоэтажных
одноподъездных домов-«свечек», а затем мысленно соединить их в один трехсекционный дом. Площадь ограждающих конструкций при таком же количестве
Взам. инв. №
Инв. № дубл.
квартир во втором варианте будет меньше. В последнее время строительство жилых домов-«свечек» не очень распространено, более часто встречаются многосекционные здания, у которых, правда, есть общая проблема - температурный
деформационный шов. Некачественная заделка деформационного шва, разделяющего здание на энергетические модули, приводит к промерзанию стен в примыкающих к нему комнатах.
Ошибкой архитектурного проектирования является и появление домовные устройства в основном имеют большое количество ребер, что позволяет
намеренно увеличивать площадь теплоотдающей поверхности. Проектируемые
Инв. № подл.
Подп. и дата
«радиаторов». Приборы водяного отопления, масляные радиаторы и иные подоб-
Лист
341281/02
Изм Лист
№ докум.
Подп.
Дата
23
дома-«радиаторы» с неоправданным архитектурно-стилевыми задачами применением лоджий, консольных выступов с мостиками холода и другими элементами так же, как и нагревательные приборы, способствуют максимальной отдаче
энергии, отапливая улицу. Этот фактор особенно проявляется в климатических
условиях России, где низкие температуры сочетаются с большими значениями
скорости ветра.
Вопросы энергосбережения особенно остро встают в связи с необходимостью обеспечения освещением: естественным освещением - отдельных помещении в зданиях, искусственным наружным освещением - территорий городов и
поселений. Естественный свет является одним из ключевых биологических факторов, от которого зависят здоровье, психическое и эмоциональное состояние
людей, их производительность труда, он способствует нормальному обмену веществ в организме, влияет на иммунитет. Для обеспечения естественным освещением жилья на европейской территории России остекление должно быть двухслойным. Вместе с тем, с точки зрения норм теплозащиты зданий экономия энерПодп. и дата
гии требует применения трехслойного остекления, стекол с низкоэмиссионным
покрытием, что, в свою очередь, снижает светотехнические свойства окон. Однако проектировщики, применяя многослойные окна с низкоэмиссионным по-
Взам. инв. №
Инв. № дубл.
крытием в типовых проектах или проектах повторного применения, не увеличивают площади окон и тем самым нарушают СНиП «Естественное и искусственное освещение».
Всемерное утепление привело к абсолютной герметизации окон, но системы вентиляции жилых многоквартирных домов до сих пор формируются по
обычному принципу - с расчетом на приток воздуха через щели в окнах. В большинстве случаев современного строительства это приводит к нарушению микро-
Подп. и дата
климата, даже если обеспечивается отток воздуха, то нет его притока. Чтобы решить проблему с «энергоэффективными окнами», прибегают к устройству вентиляционных клапанов, на изготовление и монтаж которых требуются дополни-
Инв. № подл.
тельные затраты. Возникает опять парадоксальная ситуация: вначале тратится
Лист
341281/02
Изм Лист
№ докум.
Подп.
Дата
24
энергия на создание до предела герметичных окон, а затем в них же - для разгерметизации - вставляют дополнительные устройства
Заключение
Потенциал энергосбережения в России огромен. Мировой опыт показывает, что имеется реальная возможность сокращения энергопотребления в несколько раз. Однако для достижения такого результата нужны длительные совместные усилия ученых, архитекторов, проектировщиков, специалистов по теплоснабжению, энергетиков, специалистов строительной индустрии, руководителей строительных комплексов и ЖКХ, шаг за шагом последовательно каждый на
своем участке повышающие энергетическую эффективность строительного комплекса.
Энергоэффективные здания строятся, но не в таком количестве, которое
может существенно отразиться на уровне энергопотребления строительного комплекса. По данным НИИ стройфизики доля зданий с улучшенными характериПодп. и дата
стиками энергосбережения в столичной застройке не превышает 25%. Если же
говорить о других российских городах, то там подобных объектов и вовсе не
больше 10%.
Взам. инв. №
Инв. № дубл.
В ряде изданий приводятся данные о том, что стоимость постройки квадратного метра энергоэффективного дома превышает средние значения показателей для обычного здания примерно на 8–10%. Однако разница в цене быстро нивелируется — дополнительные затраты на высокотехнологичные материалы, системы автоматизации и контроля энергопотребления строительства окупаются
уже в течение 7–10 лет эксплуатации и в дальнейшем позволяют экономить немалые средства.
госбережения, можно выделить самые выгодные из них, в системе воздушного
отопления можно выделить рекуперативные утилизаторы теплоты, дающие до
Инв. № подл.
Подп. и дата
Сравнивая между собой выгоду от применения тех или иных средств энер-
Лист
341281/02
Изм Лист
№ докум.
Подп.
Дата
25
75% экономии, а в среде водяного отопления - индивидуальный тепловой пункт,
позволяющий снизить затраты на 50%.
Представленные выше методики определения энергоэффективности применения автоматизации абонентских вводов являются некомплексными, т. к. основаны на рассмотрении системы отопления, которая отделена от других инженерных систем здания и их энергетического взаимодействия. Современный подход, реализуемый в странах европейского сообщества, основан на совместном
рассмотрении систем отопления, вентиляции, горячего водоснабжения и электроснабжения с учетом их конструктивных особенностей, взаимосвязи, а также
удельных теплопотерь здания и его полезной отапливаемой площади. Причем
данный подход дает оценку всем звеньям цепи трансформации энергии: от источника энергии до потребителя. Такой подход определяет энергосберегающий
и экологический эффекты принимаемых технических решений у энергогенерирующей компании и у потребителя как на стадии проектирования, так и при
аудите существующих зданий. Наиболее истинные данные по энергосбережению
Подп. и дата
получают мониторингом городов, микрорайонов, объектов. Особенно ярко выражен этот эффект при модернизации зданий. Тогда появляются базовые показатели, с которыми сравнивают достигнутые результаты. При адаптации европей-
Взам. инв. №
Инв. № дубл.
ского опыта в энергосбережении и методик его оценки к условиям России необходимо учитывать то, что по сравнению с нашими зданиями европейские здания
отличаются следующим:
• в несколько раз лучшей теплозащищенностью ограждающих конструкций и, следовательно, меньшим теплопоступлением от солнечной радиации;
• применением бытовой техники с более высоким к.п.д. и, следовательно,
меньшим теплопоступлением от нее;
Подп. и дата
У наших зданий также иная пропорция между бытовыми теплопоступлениями и теплопотерями, иной способ теплоснабжения, характеризующийся большой инерционностью… Поэтому энергосберегающий эффект от применения ав-
Инв. № подл.
томатизации инженерных систем зданий у нас несколько выше, несмотря на то,
Лист
341281/02
Изм Лист
№ докум.
Подп.
Дата
26
что мы постепенно приближаемся к европейским показателям: по утеплению зданий, автоматизации инженерных систем и оснащению качественным бытовым
оборудованием.
Библиографический список
1. Э. Р. Ахметов, Анализ модели работы дежурного отопления
как энергосберегающего мероприятия. Уфимский государственный нефтяной
технический университет Серия: Энергоресурсосбережение и энергоэффективность № 5 (59) 2014, сентябрь-октябрь
2. Бадьин, Г. М. Современные технологии строительства и реконструкции
зданий / Г. М. Бадьин, С. А. Сычев. — СПб.: БХВ-Петербург,2013. — 288 с.: ил.
— (Строительство и архитектура)
3. Байрамуков С.Х. Эффективность энергетической модернизации жилищ-
Подп. и дата
ного фонда / С.Х. Байрамуков, З.Н. Долаева // Инженерный вестник Дона. —
2015. — № 4.
4. Бушов Анатолий Викторович. "Объемно-планировочное решение и его
влияние на энергоэффективность и микроклимат помещения" Academia. Архи-
Взам. инв. №
Инв. № дубл.
тектура и строительство, no. 3, 2010, pp. 251-252.
5. Малявина Е. Г., Бирюков С. В., Дианов С. Н. Воздушный режим жилых
зданий. Учет влияния воздушного режима на работу системы вентиляции жилых
зданий // АВОК. 2003. № 6.
6. Панферов, В. И., Анисимова, Е. Ю., & Нагорная, А. Н. (2007). Об оптимальном управлении тепловым режимом зданий. Вестник Южно-Уральского
7. Т.А. Потапова и др. Системы. Методы. Технологии. Гармонизация оболочки здания по критериям энергоэффективности для условий г. Братска 2012 №
4
Инв. № подл.
Подп. и дата
государственного университета. Серия: Энергетика, (20 (92)), 3-9.
Лист
341281/02
Изм Лист
№ докум.
Подп.
Дата
27
8. Пырков В. В.Современные тепловые пункты. Автоматика и регулирование.–К.: ІІ ДП «Такі справи», 2007.– 252 с.: ил.
9. Жидков А.Е. сборник материалов XX Международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы строительства, строительной индустрии и архитектуры» (28-29 июня 2019 г.). Тульский государственный университет.
10. СП 50.13330.2012 «Тепловая защита зданий», актуализированная редакция СНиП 23-02-2003.
11. Р НП «АВОК» 5.2.–2012. Технические рекомендации по организации
Инв. № подл.
Подп. и дата
Взам. инв. №
Инв. № дубл.
Подп. и дата
воздухообмена в квартирах жилых зданий. М. : АВОК-ПРЕСС, 2012.
Лист
341281/02
Изм Лист
№ докум.
Подп.
Дата
28