Технологии возведения энергоэффективных зданий
Выбери формат для чтения
Загружаем конспект в формате docx
Это займет всего пару минут! А пока ты можешь прочитать работу в формате Word 👇
ТЕХНОЛОГИИ ВОЗВЕДЕНИЯ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНЫХ ЗДАНИЙ
Лекция № 1
Основные термины и определения. Требования по энергетической эффективности зданий и сооружений
Энергетический ресурс - носитель энергии, энергия которого используется или может быть использована при осуществлении хозяйственной и иной деятельности. Виды энергии: атомная, тепловая, электрическая, электромагнитная энергия.
Энергосбережение - реализация организационных, правовых, технических, технологических, экономических и иных мер, направленных на уменьшение объема используемых энергетических ресурсов при сохранении соответствующего полезного эффекта от их использования (в том числе объема произведенной продукции, выполненных работ, оказанных услуг).
Энергетическая эффективность - характеристики, отражающие отношение полезного эффекта от использования энергетических ресурсов к затратам энергетических ресурсов, произведенным в целях получения такого эффекта (применительно к продукции, технологическому процессу, юридическому лицу, индивидуальному предпринимателю).
Класс энергетической эффективности - характеристика продукции, отражающая ее энергетическую эффективность.
Энергетическое обследование - сбор и обработка информации об использовании энергетических ресурсов в целях получения достоверной информации об объеме используемых энергетических ресурсов, о показателях энергетической эффективности, выявления возможностей энергосбережения и повышения энергетической эффективности с отражением полученных результатов в энергетическом паспорте.
Застройщик - физическое или юридическое лицо, обеспечивающее на принадлежащем ему земельном участке или на земельном участке иного правообладателя строительство, реконструкцию, капитальный ремонт объектов капитального строительства, а также выполнение инженерных изысканий, подготовку проектной документации для их строительства.
Принципы правового регулирования в области энергосбережения и повышения энергетической эффективности
Правовое регулирование в области энергосбережения и повышения энергетической эффективности основывается на пяти принципах:
- эффективное и рациональное использование энергетических ресурсов;
- поддержка и стимулирование энергосбережения и повышения энергетической эффективности;
- системность и комплексность проведения мероприятий по энергосбережению и повышению энергетической эффективности;
- планирование энергосбережения и повышения энергетической эффективности;
- использование энергетических ресурсов с учетом ресурсных, производственно-технологических, экологических и социальных условий.
Требования по обеспечению энергетической эффективности зданий, строений, сооружений
Здания, строения, сооружения, за исключением должны соответствовать требованиям энергетической эффективности.
Требования энергетической эффективности зданий, строений, сооружений должны включать в себя:
1. Показатели, характеризующие удельную величину расхода энергетических ресурсов в здании, строении, сооружении.
2. Требования к влияющим на энергетическую эффективность зданий, строений, сооружений архитектурным, функционально-технологическим, конструктивным и инженерно-техническим решениям.
3. Требования к отдельным элементам, конструкциям зданий, строений, сооружений и к их свойствам, позволяющие исключить нерациональный расход энергетических ресурсов как в процессе строительства, реконструкции, капитального ремонта, так и в процессе эксплуатации объекта.
В составе требований энергетической эффективности зданий, строений, сооружений должны быть определены требования, которым здание, строение, сооружение должны соответствовать при вводе в эксплуатацию и в процессе эксплуатации, с указанием лиц, обеспечивающих выполнение таких требований (застройщика, собственника), а также сроки, в течение которых выполнение таких требований должно быть обеспечено.
При этом срок, в течение которого выполнение таких требований должно быть обеспечено застройщиком, должен составлять не менее чем пять лет с момента ввода в эксплуатацию объекта.
Требования энергетической эффективности зданий, строений, сооружений подлежат пересмотру не реже чем один раз в пять лет в целях повышения энергетической эффективности зданий, строений, сооружений.
Требования энергетической эффективности не распространяются на следующие здания, строения, сооружения:
1. Культовые здания, строения, сооружения.
2. Здания, строения, сооружения, которые в соответствии с законодательством Российской Федерации отнесены к объектам культурного наследия (памятники истории и культуры).
3. Временные постройки, срок службы которых составляет менее чем два года.
4. Объекты индивидуального жилищного строительства (отдельно стоящие и предназначенные для проживания одной семьи жилые дома с количеством этажей не более чем три, дачные дома, садовые дома.
5. Строения, сооружения вспомогательного использования;
6. Отдельно стоящие здания, строения, сооружения, общая площадь которых составляет менее чем пятьдесят квадратных метров.
7. Иные определенные Правительством Российской Федерации здания, строения, сооружения.
Не допускается ввод в эксплуатацию объектов, построенных, реконструированных, прошедших капитальный ремонт и не соответствующих требованиям энергетической эффективности и требованиям оснащенности их приборами учета используемых энергетических ресурсов.
Застройщики обязаны обеспечить соответствие зданий, строений, сооружений требованиям энергетической эффективности и требованиям оснащенности их приборами учета используемых энергетических ресурсов путем выбора оптимальных архитектурных, функционально-технологических, конструктивных и инженерно-технических решений и их надлежащей реализации при осуществлении строительства, реконструкции, капитального ремонта.
Проверка соответствия вводимых в эксплуатацию зданий, строений, сооружений требованиям энергетической эффективности и требованиям оснащенности их приборами учета используемых энергетических ресурсов осуществляется органом государственного строительного надзора при осуществлении государственного строительного надзора.
В иных случаях контроль и подтверждение соответствия вводимых в эксплуатацию зданий, строений, сооружений требованиям энергетической эффективности и требованиям оснащенности их приборами учета используемых энергетических ресурсов осуществляются застройщиком.
Собственники зданий, строений, сооружений, собственники помещений в многоквартирных домах обязаны обеспечивать соответствие зданий, строений, сооружений, многоквартирных домов установленным требованиям энергетической эффективности и требованиям их оснащенности приборами учета используемых энергетических ресурсов в течение всего срока их службы путем организации их надлежащей эксплуатации и своевременного устранения выявленных несоответствий.
В случае выявления факта несоответствия здания, строения, сооружения или их отдельных элементов, их конструкций требованиям энергетической эффективности и (или) требованиям их оснащенности приборами учета используемых энергетических ресурсов, возникшего вследствие несоблюдения застройщиком данных требований, собственник здания, строения или сооружения, собственники помещений в многоквартирном доме вправе требовать по своему выбору от застройщика безвозмездного устранения в разумный срок выявленного несоответствия или возмещения произведенных ими расходов на устранение выявленного несоответствия.
Такое требование может быть предъявлено застройщику в случае выявления указанного факта несоответствия в период, в течение которого согласно требованиям энергетической эффективности их соблюдение должно быть обеспечено при проектировании, строительстве, реконструкции, капитальном ремонте здания, строения, сооружения.
Лекция № 2
Требования по тепловой защите зданий. Классы энергосбережения зданий и сооружений
Основные требования по теплозащите и энергоэффективности зданий отражены в СП 50.13330.2012 «Тепловая защита зданий».
Теплозащитная оболочка здания должна отвечать следующим требованиям:
а) приведенное сопротивление теплопередаче отдельных ограждающих конструкций должно быть не меньше нормируемых значений (поэлементные требования);
б) удельная теплозащитная характеристика здания должна быть не больше нормируемого значения (комплексное требование);
в) температура на внутренних поверхностях ограждающих конструкций должна быть не ниже минимально допустимых значений (санитарно-гигиеническое требование).
Требования тепловой защиты здания будут выполнены при одновременном выполнении требований а), б) и в).
Наряду с требованиями по теплозащите в нормах отражены требования к расходу тепловой энергии на отопление и вентиляцию зданий и установлены классы энергосбережения жилых и общественных зданий (п. 10 СП).
Нормируемое значение приведенного сопротивления теплопередаче ограждающей конструкции, , , следует определять по формуле
, (5.1)
где - базовое значение требуемого сопротивления теплопередаче ограждающей конструкции, , следует принимать в зависимости от градусо-суток отопительного периода, ГСОП, , региона строительства.
- коэффициент, учитывающий особенности региона строительства. В расчете по формуле (5.1) принимается равным 1. В некоторых случаях, оговоренных в СП, допускается снижение значения коэффициента.
При этом значение коэффициента коэффициента должны быть не менее:
= 0,63 - для стен,
= 0,95 - для светопрозрачных конструкций,
= 0,8 - для остальных ограждающих конструкций.
Градусо-сутки отопительного периода (ГСОП) , определяют по формуле
(5.2)
где - расчетная температура внутреннего воздуха здания, °С, принимаемая при расчете ограждающих конструкций по ГОСТ 30494 «Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях.
, - средняя температура наружного воздуха, °С, и продолжительность, сут/год, отопительного периода, принимаемые по СП для периода со средней суточной температурой наружного воздуха не более 8°С.
Комплексное требование
Нормируемое значение удельной теплозащитной характеристики здания, , , следует принимать в зависимости от отапливаемого объема здания и градусо-суток отопительного периода района строительства по таблице 7 с учетом примечаний.
Таблица 7 - Нормируемые значения удельной теплозащитной характеристики здания
Отапливаемый объем здания, ,
Значения , , при значениях ГСОП,
1000
3000
5000
8000
12000
150
1,206
0,892
0,708
0,541
0,321
300
0,957
0,708
0,562
0,429
0,326
600
0,759
0,562
0,446
0,341
0,259
1200
0,606
0,449
0,356
0,272
0,207
2500
0,486
0,360
0,286
0,218
0,166
6000
0,391
0,289
0,229
0,175
0,133
15 000
0,327
0,242
0,192
0,146
0,111
50 000
0,277
0,205
0,162
0,124
0,094
200 000
0,269
0,182
0,145
0,111
0,084
Удельная теплозащитная характеристика здания, , , рассчитывается по формуле:
(Ж.1)
где - приведенное сопротивление теплопередаче i-го фрагмента теплозащитной оболочки здания,;
- площадь соответствующего фрагмента теплозащитной оболочки здания,;
- отапливаемый объем здания,;
- коэффициент учитывающий отличие внутренней или наружной температуры у конструкции от принятых в расчете ГСОП, определяется по формуле (5.3);
- общий коэффициент теплопередачи здания, , определяемый по формуле
(Ж.2)
- коэффициент компактности здания, , определяемый по формуле
(Ж.3)
- сумма площадей (по внутреннему обмеру всех наружных ограждений теплозащитной оболочки здания,.
Контроль соответствия удельной теплозащитной характеристики здания требованиям СП возлагается на стадии разработки проектной документации на органы экспертизы.
Требования к расходу тепловой энергии на отопление
и вентиляцию зданий
Показателем расхода тепловой энергии на отопление и вентиляцию жилого или общественного здания на стадии разработки проектной документации, является удельная характеристика расхода тепловой энергии на отопление и вентиляцию здания численно равная расходу тепловой энергии на отапливаемого объема здания в единицу времени при перепаде температуры в один °С, ,.
Расчетное значение удельной характеристики расхода тепловой энергии на отопление и вентиляцию здания определяется по методике приложения Г СП с учетом:
- климатических условий района строительства;
- выбранных объемно-планировочных решений;
- ориентации здания;
- теплозащитных свойств ограждающих конструкций;
- принятой системы вентиляции здания;
- принятой системы отопления здания;
- применения энергосберегающих технологий.
Расчетное значение удельной характеристики расхода тепловой энергии на отопление и вентиляцию здания должно быть меньше или равно нормируемому значению,:
, (10.1)
где - нормируемая удельная характеристика расхода тепловой энергии на отопление и вентиляцию зданий, , определяемая для различных типов жилых и общественных зданий по таблице 13 или 14 СП.
Классы энергосбережения зданий и сооружений
Для оценки достигнутой в проекте здания или в эксплуатируемом здании потребности энергии на отопление и вентиляцию, установлены следующие классы энергосбережения (см. таблицу № 1) в % отклонения расчетной удельной характеристики расхода тепловой энергии на отопление и вентиляцию здания от нормируемой (базовой) величины.
Таблица 1 - Классы энергосбережения жилых и общественных зданий
Обозначение класса
Наименование класса
Величина отклонения расчетного (фактического) значения удельной характеристики расхода тепловой энергии на отопление и вентиляцию здания от нормируемого, %
Рекомендуемые мероприятия, разрабатываемые субъектами РФ
При проектировании и эксплуатации новых и реконструируемых зданий
A++
Очень высокий
Ниже -60
Экономическое стимулирование
A+
От -50 до -60 включительно
А
От -40 до -50 включительно
B+
Высокий
От -30 до -40 включительно
Экономическое стимулирование
В
От -15 до -30 включительно
C+
От -5 до -15 включительно
Мероприятия не разрабатываются
C
Нормальный
От +5 до -5 включительно
C-
От +15 до +5 включительно
При эксплуатации существующих зданий
D
Пониженный
От +15,1 до +50 включительно
Реконструкция при соответствующем экономическом обосновании
Е
Низкий
Более +50
Реконструкция при соответствующем экономическом обосновании, или снос
Проектирование зданий с классом энергосбережения "D, Е" не допускается. Классы "А, В, С" устанавливают для вновь возводимых и реконструируемых зданий на стадии разработки проектной документации.
Впоследствии, при эксплуатации класс энергосбережения здания должен быть уточнен в ходе энергетического обследования. С целью увеличения доли зданий с классами "А, В" субъекты Российской Федерации должны применять меры по экономическому стимулированию, как к участникам строительного процесса, так и к эксплуатирующим организациям.
Присвоение зданию класса "В" и "А" производится только при условии включения в проект следующих обязательных энергосберегающих мероприятий:
- устройство индивидуальных тепловых пунктов, снижающих затраты энергии на циркуляцию в системах горячего водоснабжения и оснащенных автоматизированными системами управления и учета потребления энергоресурсов, горячей и холодной воды;
- применение энергосберегающих систем освещения общедомовых помещений, оснащенных датчиками движения и освещенности;
- применение устройств компенсации реактивной мощности двигателей лифтового хозяйства, насосного и вентиляционного оборудования.
Контроль за соответствием показателей расхода тепловой энергии на отопление и вентиляцию здания - нормируемым показателям на стадии разработки проектной документации осуществляют органы экспертизы.
Проверка соответствия вводимых в эксплуатацию зданий, строений, сооружений требованиям расхода тепловой энергии на отопление и вентиляцию и требованиям оснащенности их приборами учета используемых энергетических ресурсов осуществляется органом государственного строительного надзора при осуществлении государственного строительного надзора.
В иных случаях контроль и подтверждение соответствия вводимых в эксплуатацию зданий, строений, сооружений требованиям расхода тепловой энергии на отопление и вентиляцию и требованиям оснащенности их приборами учета используемых энергетических ресурсов осуществляются застройщиком.
Класс энергосбережения при вводе в эксплуатацию законченного строительством или реконструкцией здания устанавливается на основе результатов обязательного расчетно-экспериментального контроля нормируемых энергетических показателей.
Срок, в течение которого выполнение требований расхода тепловой энергии на отопление и вентиляцию обеспечивается застройщиком, должен составлять не менее пяти лет с момента ввода их в эксплуатацию.
Для многоквартирных домов высокого и очень высокого класса энергосбережения (по классу "В и А") выполнение таких требований должно быть обеспечено застройщиком в течение первых десяти лет эксплуатации.
При этом во всех случаях на застройщике лежит обязанность проведения обязательного расчетно-инструментального контроля нормируемых энергетических показателей дома как при вводе дома в эксплуатацию, так и последующего их подтверждения не реже, чем одни раз в пять лет.
Лекция № 3
Методы по энергосбережению
К строительным методам энергосбережения относятся:
1. Выполнение градостроительных требований, в том числе по плотности застройки и ориентации зданий.
Например, ориентирование зданий торцами к розе ветров для уменьшения инфильтрации, меридиональное расположение продольного фасада зданий в северных районах (для снижения теплопотерь зимой) или широтное расположение зданий в южных районах для снижения теплопоступлений от солнечной радиации летом (снижения холодильной нагрузки в помещениях).
При широтной ориентации жилые здания располагают вдоль широты и его помещения обращены на юг и север,
При меридиональной ориентации жилое здание ориентируют вдоль меридиана, а его помещения на восток и запад.
2. Конструктивные решения:
- усиление теплозащиты оболочки здания;
- выбор материала с меньшей теплопроводностью;
- снижение воздухопроницаемости (стыковых соединений и швов, оконных и дверных блоков, межквартирных перегородок);
- уменьшение площади светопрозрачных ограждений (степени остекления) и т.д.
3. Объемно-планировочные решения:
- рациональная ориентация входов (размещение входов на заветренной стороне здания);
- устройство тамбуров, а в общественных зданиях - тамбуров с воздушными завесами;
- при планировке здания расположение с северной стороны вспомогательных помещений с пониженной расчетной температурой внутреннего воздуха и уменьшенной площадью остекления;
- блокирование зданий с целью уменьшения теплоотдающей поверхности ограждений;
- уменьшение удельной теплоотдающей поверхности ограждений, т.е. уменьшение модуля F/Vот (улучшение «компактности» здания), пропорционального удельным теплопотерям Q/V здания.
где F - наружная теплоотдающая поверхность, м2;
Vот - отапливаемый объем здания по наружному контуру, м3;
Q - расчетные теплопотери здания, Вт;
Для здания в форме параллелепипеда этот модуль можно выразить
F/Vот = 2 ( 1/B +1/H +1/L ), м-1
где B, L , H - ширина, длина и высота здания, м.
При увеличении любого из трех геометрических размеров модуль F/Vот уменьшается по гиперболе.
Как видно из графика (рис. 1) при удлинении здания модуль вначале снижается существенно, проявляется как бы “эффект блокирования” зданий (что послужило в ряде случаев причиной строительства зданий большой протяженности), а затем темп снижения уменьшается и модуль асимптотически приближается к постоянной величине, равной 2(1/B+1/H).
В частности, при фиксированной ширине здания 12 м и высоте 40 м снижения модуля после L=100-120 м практически не происходит (см. рис 1).
Аналогичная закономерность, как видно наблюдается и при изменении
Рис. 1. Изменение модуля наружной поверхности здания
ширины (или высоты) здания. Поэтому ширококорпусные здания (шириной до 18-20 м) предпочтительнее по энергозатратам, хотя увеличение ширины свыше принятых пределов приводит к ослаблению естественной освещенности помещений и может привести к повышенному расходу электроэнергии на освещение.
Наименьшие теплопотери (наименьший модуль) имеют здания кубической и шарообразной формы. Однако, строительство подобных зданий ограничено требованием СНиП об обязательном освещении лестничной клетки дневным светом. При размещении лестничной клетки в массиве дома возможно ее освещение с помощью зенитного фонаря. Однако, при этом обеспечить нормативное освещение нижних этажей можно только в зданиях не выше трех- четырех этажей.
Здание теряет тепло тремя путями:
- через сплошные ограждения;
- через светопрозрачные проемы;
- с инфильтрацией (в основном через светопрозрачные проемы).
Структуру теплопотерь в многоэтажном жилом здании можно примерно характеризовать следующими относительными величинами:
- сплошные наружные стены - 30%;
- светопрозрачные ограждения - 25%;
- пол первого этажа и перекрытие последнего - 5%;
- теплопотери с инфильтрацией 40%.
Следует иметь в виду, что в существующих зданиях наиболее уязвимы к промерзанию: цокольные и верхние этажи, торцовые стены, стыки между панелями, а также- светопрозрачные ограждения.
При ремонте и реконструкции зданий для усиления теплозащиты сплошных ограждающих конструкций в настоящее время рекомендуются различные способы, в числе которых:
- напыление пенополиуретана с защитной окраской (при согласовании с органами пожарного надзора);
- устройство наружной теплоизоляции с помощью плитных материалов (минераловатных или полистирольных) с креплением на клею или пристрелкой на дюбелях (выпускается минвата, не впитывающая воду); полистирол армируется стеклотканью с последующим оштукатуриванием.
Технология усиления теплозащиты зданий снаружи позволяет выполнить работы без отселения жильцов. Наружное утепление работает более эффективно, чем утепление изнутри и улучшает температурно-влажностный режим строительной конструкции. Из приведенного графика (рис.2) видно, что расположение теплоизоляционного слоя снаружи обеспечивает лучшие температурные условия в ограждении.
Однако, в отдельных случаях может быть оправдано и утепление стен изнутри (с созданием слоя теплоизоляции по внутренней поверхности ограждений). Например:
- в зданиях- памятниках старой архитектуры при желании не менять внешний облик строения;
- при нарушении температурного режима зимой в отдельных помещениях здания (а не во всем здании).
На влажностное состояние наружных ограждений влияет порядок расположения слоев. Для исключения конденсации влаги в толще стен необходимо:
- паронепроницаемые или малопроницаемые (более плотные) слои располагать у внутренней поверхности стены;
- слои с большей паропроницаемостью и с меньшей теплопроводностью (пористые материалы) располагать у наружной поверхности стены.
Данное расположение слоев, кроме того, повышает теплоустойчивость ограждения.
Если такое расположение слоев выполнить невозможно, по каким либо причинам (а также если для помещения характерна повышенная эксплуатационная влажность воздуха), то вблизи внутренней поверхности устраивают пароизоляцию (битумные мастики, смолы, лаки, изоляционная бумага, масляная покраска).
Рис. 1. Графики температуры в наружной стене:
- кирпичная кладка толщиной 0,51 м (ƛ=0,81 Вт/м К);
- пенополистирол толщиной 0,12 м (ƛ=0,05 Вт/м К).
Размещать пароизоляционный слой с внутренней стороны следует не глубже той плоскости, у которой температура равна температуре точки росы внутреннего воздуха (обычно его размещают под слоем внутренней штукатурки). Снаружи ставить пароизоляцию не следует.
Для оценки влажностного состояния ограждающей конструкции (стены) проводят расчет на конденсацию влаги в ее толще. Он может выполняться как для стационарного режима (графически), так и по методике нестационарного режима.
Светопрозрачные ограждения
Для светопрозрачных ограждений (окон, балконных дверей и др.) характерны пониженное, по сравнению со сплошными ограждениями, сопротивление теплопередаче, и повышенная воздухопроницаемость. Как правило, конструкции окон, помимо стекол, включают профиль (переплет), раму, уплотнители притворов и герметики.
К окну предъявляются следующие теплотехнические требования:
- сопротивления теплопередаче должно быть не ниже нормативной, а воздухопроницаемость должна соответствовать нормативной;
- отсутствие конденсата (инея) на внутренней поверхности стекла, обращенной в помещение в зимний период.
Кроме того, окно должно иметь хорошую светопропускную способность (светопрозрачность), приемлемые акустические свойства (снижать уровень уличного шума), механическую прочность и сопротивление ветровому давлению, а также эксплуатационную надежность и ремонтопригодность.
Новые конструкции окон и оконные технологии пришли к нам с Запада, где энергетический кризис заставил сделать крупные инвестиции в научно-технические разработки этого направления.
Поскольку наибольшая доля трансмиссионных теплопотерь приходится на лучистую составляющую, то прежде всего были созданы теплоотражающие стекла и отработана технология их получения. Эти стекла пропускают весь дневной (солнечный) спектр, но отражают инфракрасную его часть, в том числе и тепловое излучение из помещения. Поэтому эти стекла назвали селективными. Данный эффект достигается за счет нанесения на поверхность стекол специальных покрытий из частиц металлов и сплавов (оксидов серебра, или олова). В результате их применения сопротивление теплопередачи окна увеличивается на 15-20%, а температура стекла повышается на 4С.
Развитие оконных технологий шло и по линии отработки конструкций и материалов профилей (переплетов), а также уплотняющих материалов и герметиков.
В результате на рынке появились однокамерные и двухкамерные стеклопакеты, изготавливаемые из стекол с использованием теплоотражающего покрытия или без него, с заполнением инертным газом (аргоном) или без заполнения, с использованием пластмассовых (из ПВХ), алюминиевых переплетов.
При этом резко снизилась воздухопроницаемость окон.
Однако, при установке стеклопакетов в наших жилых зданиях (старой постройки) вследствие такого снижения возникает проблема проветривания помещений.
При естественной вентиляции зданий (что характерно для жилых зданий в нашей стране) наружный воздух поступает в помещения в основном через неплотности окон и форточки, а удаляется по вытяжным каналам из кухонь и санузлов.
При такой расчетной схеме снижать воздухопроницаемость окон возможно только до определенного предела, иначе уменьшится воздухообмен в помещении.
Вследствие наших суровых зим и низкого качества уплотнения окон в СНиП ограничивался только верхний предел воздухопроницаемости, а о нижнем пределе не упоминалось.
Подразумевалось, что при недостаточном воздухообмене увеличить его возможно путем открывания форточек.
Для обеспечения же нормативного воздухообмена в помещениях со стеклопакетами стали устанавливать в их переплетах специальные приточные клапана.
Лекция № 4
Энергоэффектвиные системы теплоснабжения.
Учет тепловой энергии.
Большинство крупных городов обеспечиваются теплом от централизованных систем теплоснабжения, представляющих собой мощные источники тепла, соединенные с потребителями (зданиями) тепловыми сетями.
Для большинства централизованных систем теплоснабжения характерны перерасход тепла и повышенная аварийность, в основном из-за больших теплопотерь в коммуникациях - теплопроводах (теплопотери, утечки теплоносителя), их недолговечности, сложности регулирования гидравлического режима и отпуска тепла потребителям.
В настоящее время распростарнение приобретают автономные источники теплоэнергии на газовом топливе (малые котельные: крышные, пристроенные, встроенные) и обозначена область их применения.
Автономное теплоснабжение здания (в частности с использованием крышных котельных) в условиях городской застройки и дефицита тепловой энергии возможно в следующих случаях:
при невозможности подключения к централизованной системе из-за ограниченной мощности теплоисточника, а также из-за ограниченной пропускной способности теплосети и нецелесообразности ее перекладки;
при большой удаленности здания от районов централизованного теплоснабжения;
при наличии повышенных требований к режиму теплопотребления, не обеспечиваемых централизованным теплоснабжением.
Для оценки экономического эффекта применения автономной газовой котельной достаточно на схему теплосети города (района) наложить схему газовой сети и подсчитать стоимость двух вариантов: дополнительной прокладки теплосети с увеличением установочной мощности теплоисточника (центральной котельной) или устройства автономной котельной на газе (крышной, пристроенной и т.д.) с прокладкой к ней газопровода.
Рассматривается возможность использования автономного поквартирного теплоснабжения при небольшой этажности зданий. При этом в каждой квартире устанавливаются двухконтурные водоподогреватели на газе, которые подсоединяются к квартирной системе водяного отопления и горячего водоснабжения.
При малой плотности застройки, в том числе при малоэтажном и коттеджном строительстве, очевидны преимущества автономного теплоснабжения. Прежде всего, это отсутствие потребности в дорогостоящих тепловых коммуникациях (теплосетях).
Приборы учета не дают прямой экономии потребляемой энергии, но регистрируют фактическое потребление, без чего практически невозможно оценить энергосберегающие мероприятия, а значит реализовать экономический эффект.
Учет тепловой энергии требует использования более дорогостоящих приборов, интегрирующих во времени произведение расхода на перепад температур теплоносителя в подающем и обратном трубопроводах системы. Такие приборы нуждаются в квалифицированном техническом обслуживании и периодической поверке.
Комплект прибора-теплосчетчика, состоит из:
- датчиков (преобразователей), фиксирующих температуру;
- расходомеров, фиксирующих расход теплоносителя, температуру и давление;
- блок вычислителя, обрабатывающего первичную информацию.
В комплекте прибора могут поставляться микропроцессорные адаптеры для подключения вычислителя к персональному компьютеру, принтеру для распечатки результатов, а также к модему (для систем удаленного сбора данных).
Условне обозначения:
- G1, G2 - расход теплоносителя в подающем и обратном трубопроводах, м3;
- t1, t2 - температура теплоносителя в подающем и обратном трубопроводах, С;
- Q - расход тепловой энергии.
Рис. 1. Схема установки теплосчетчика
Для установки теплосчетчика в существующем здании (в тепловом узле, ИТП) требуется получить от теплоснабжающей организации технические условия на установку, разработать проект узла учета и согласовать его с теплоснабжающей организацией. На предпроектной стадии необходимо выбрать тип прибора, которым предполагается оснастить узел учета.