8.6. Энергосбережение в зданиях и сооружениях 8.6.1. Бытовое энергосбережение
В жилищном хозяйстве потребляется около 30% тепловой энергии, которая получается от сжигания твердого, жидкого и газообразного топлива. Поэтому, экономия топлива является важнейшей народно-хозяйственной задачей.
В последние годы стоимость добычи и перевозки топлива значительно увеличилась. Перевозка его к потребителям вызвала резкое увеличение капитальных вложений в газопроводы и железнодорожный транспорт. Перерасход тепловой энергии в жилых зданиях по сравнению с расчетным составляет более 25%. Причин такого перерасхода много:
1) пониженные теплозащитные свойства наружных ограждающих конструкций (стен), окон и балконных дверей;
2) расход теплоты на нагрев наружного воздуха, который проникает в помещение через неплотности оконных переплетов и балконных дверей;
3) плохо отрегулирована система отопления, что приводит к перегреву помещений.
Для снижения потерь тепла в первую очередь необходимо реализовать энергосберегающие мероприятия, на осуществление которых не потребуются капитальные вложения.
Обязательным мероприятием является приведение в исправное состояние всех контрольно-измерительных приборов и арматуры систем отопления и горячего водоснабжения, задвижки в котельных и на вводах в зданиях должны быть отрегулированы и зафиксированы. Расход воды в нагревательных приборах необходимо привести в соответствие с расчетным расходом с помощью кранов регулировки. Необходимо устранить избыточные поверхности нагрева, установленные жильцами. Проверка выполнения перечисленных мероприятий должна производиться не реже двух раз в год (в начале и в конце отопительного периода). Одновременно необходимо выявить и устранить все неисправности наружных ограждающих конструкций зданий с предъявлением санкций к жильцам, которые не выполняют требования экономии тепла (заклейка щелей в оконных переплетах на зимний период, отсутствие в них стекол, и др.).
8.6.2. Структура расхода тепловой и электрической энергии зданиями
По оценкам отечественных и зарубежных экспертов, потенциал экономии электроэнергии в зданиях и сооружениях равен 30-40%, а тепловой энергии около 50%.
Потери тепловой энергии зданием составляют через:
- наружные стены – 40%,
- окна - 18%,
- вентиляцию – 15%,
- крышу, пол – 27%.
Как видно, основные потери тепловой энергии происходят через окна, стены, крышу, пол, а также за счет вентиляции.
При применении современной строительной и теплозащитной технологии появляется возможность удержать годовое потребление энергии в пределах 30-70 кВт·ч/м2 жилой площади в год.
Прохождение теплового потока через ограждающие конструкции зданий оценивается коэффициентом теплопередачи. Коэффициент теплопередачи – единица, которая обозначает прохождение теплового потока мощностью 1Вт сквозь элемент строительной конструкции площадью 1 м2 при разнице внутренней и внешней температуры в 1 Кельвин. Так, для жилого дома коэффициент теплопередачи равен:
- потолок (12 см изоляции) – 0,35 Вт/(м2К);
- пенобетон (30-36 см или легкий кирпич) – 0,66 Вт/(м2К);
- пол (5 см теплоизоляции) – 0,68 Вт/(м2К).
Качество теплоизоляции является важнейшим параметром энергопотребления здания. Коэффициент теплопередачи должен находиться в пределах от 0,3 до 0,2 Вт/(м2К). Этих значений можно добиться во всевозможных конструкциях зданий и сооружений, используя следующие подходы (рис. 1):
1) хорошие теплоизолирующие свойства строительных элементов (стен, окон, крыши, пола, подвала);
2) добросовестное выполнение изоляции (недопущение теплопотерь, защита от ветра);
3) управляемый воздухообмен (по возможности возвращение тепла);
4) хорошо регулируемые отопительные устройства;
5) энергоэкономное обеспечение горячей водой (возможно посредством солнечной энергии в летнее время).
6) двойная стена с толщиной утепляющего слоя 15 см из пористого наполнителя;
7) однослойная кладка из низкотеплопроводного материала, оштукатуренная с двух сторон (например, прессованный соломенный или газобетонный блок минимальной толщиной 49 см).
Рисунок 8.13 – Обеспечение низкого энергопотребления зданием
8.6.3. Тепловая изоляция зданий и сооружений
В городах осуществляются работы по реконструкции, модернизации, капитальному ремонту и термической реабилитации, т.е. санации ранее выстроенных зданий жилого и нежилого фонда. Санация в части термореабилитации означает повышение теплозащиты зданий путем теплоизоляции стен минеральной ватой и пенопластом, утепление крыш, полов, замену оконных блоков, остекление балконов, модернизацию систем вентиляции, реконструкцию и автоматизацию теплоузлов, установку индивидуальных регуляторов тепла в квартирах и комнатах, экономичных осветительных приборов, счетчиков тепла и воды. Обследование состояния зданий и сооружений позволяет выявить потенциал энергосбережения. В жилом фонде он составляет 30-76%, т.е. нынешнее годовое потребление энергии может быть сокращено наполовину. В нежилом фонде (административные, общественные, культурного назначения здания, школы, больницы и т.д.) может быть сэкономлено около половины годового объема потребления энергии. Разработаны и применяются технологии термореабилитации зданий путем наружного утепления их фасадов.
К наиболее эффективным системам «утепления» зданий из числа отечественных относятся системы «ПСЛ» и «термошуба». Они представляют собой многослойные конструкции из плиты-утеплителя, прикрепленной к подготовленной поверхности стен специальным клеящим составом и анкерами, защитного покрытия из клеящего состава, армированного одним-двумя слоями сетки в сочетании с металлическими профилями и отделочного покрытия из тонкослойной штукатурки. Утеплитель может крепиться к стене механическим способом, а жесткая облицовка устраивается на специальных каркасах с образованием воздушной прослойки между плитой утеплителя и облицовкой. В качестве теплоизоляционных материалов в этих конструкциях применяются жесткая минераловатная плита и пенополистирол. Среди зарубежных следует упомянуть две технологии утепления стен с наружной стороны: фасадное утепление под штукатурку, аналогичное отечественной «термошубе», и вентилируемые фасады. Второй вариант утепления представляет собой устанавливаемый на стену несущий каркас с вентилируемым теплоизоляционным слоем и последующей защитой из специальных фасадных плит. Сегодня существует также широкий выбор теплоизоляционных материалов (пеноплэкс, на основе базальтовой ваты, стиропор и др.) и конструкций для утепления крыш, чердаков, подвалов, трубопроводов инженерных наружных и внутренних сетей.
8.6.4. Совершенствование теплоснабжения. Тепловая изоляция трубопроводов.
Потенциал энергосбережения, по оценкам отечественных и зарубежных экспертов, в системах теплоснабжения составляет около 50%. Проблема потерь тепла в тепловых сетях может быть решена только с помощью эффективной теплоизоляции теплопроводов. Прогрессивным решением является применение предизолированных пенополиуретановой (ППУ) теплоизоляцией труб, а также гибких ППУ-труб. Последние позволяют облегчить прокладку теплотрасс, обладают лучшими эксплуатационными характеристиками.
На смену традиционным канальным теплопроводам, срок службы которых составляет 12-15 лет, а иногда не превышает пяти при расчетном - 25, а тепловые потери достигают 20%, должны прийти бесканальные теплогидропредизолированные (ПИ) теплопроводы. Подземные ПИ-теплопроводы являются механической конструкцией, состоящей из стальной трубы, полиуретановой теплоизоляции и наружной полиэтиленовой трубы-оболочки, которые жестко связаны друг с другом и вместе с окружающим теплопровод грунтом образуют единую систему. Такая конструкция обеспечивает тепловые потери на уровне 2-3% на протяжении всего расчетного срока службы равного 20-30 годам. Энергосберегающий эффект применения ПИ-теплопроводов, их надежность и долговечность определяют новый качественный уровень системы транспорта теплоты в городах.
Изоляционные свойства материала характеризуются значением теплопроводности, которая измеряется в Вт/(м2К).
Хороший изолятор – это материал, у которого низкое значение теплопроводности. Для изоляции труб теплоснабжения используются пенополиуретаны. Они обладают высокой механической прочностью, хорошей термостойкостью.
Полиуретановая пена является превосходным изоляционным материалом. Ее применение позволяет эффективно снизить потери тепла во время транспортировки горячей воды или пара в трубах теплоснабжения.
Пенополиуретан содержит от 92 до 98% закрытых пор, которые заполнены изоляционными газами. Твердого вещества в пенополиуретане содержится от 8 до 2 %. Закрытые поры заполнены газом, который образуется во время производства полиуретановой пены.
8.6.5. Изоляционные характеристики остекления и стеклопакеты
Заполнения оконных проемов должны обладать такими же характеристиками, как и стеновые ограждающие конструкции. Они должны обеспечивать необходимую освещенность, комфортное проветривание, простоту и удобство в эксплуатации.
Сопротивление теплопередаче – величина, обратная коэффициенту теплопередачи и обозначается (м2К)/Вт. Сопротивление теплопередаче окон должно быть не ниже установленного в нормативах. Это достигается установкой рамы с двухслойным теплозащитным стеклом.
Теплозащитные окна имеют специальный слой, не видимый глазом, но значительно уменьшающий потери тепла. Окна в теплозащитном исполнении стоят на 15-20% дороже обычных, но затраты компенсируются экономией на отоплении. Оконная рама должна иметь утепляющий слой как с наружной, так и с внутренней стороны.
Сейчас для закрытия оконных проемов широко применяются стеклопакеты. Стеклопакет представляет собой изделие, которое состоит из двух или более слоев стекла. Они соединены между собой по контуру таким образом, что между стеклами образуются герметически замкнутые полости, которые заполнены обезвоженным воздухом или другим газом.
Сопротивление теплопередаче одного обычного стекла составляет примерно 0,17 (м2К)/Вт, а стеклопакета из двух обычных стекол – 0,36-0,39 (м2К)/Вт. Сопротивление теплопередаче трехстекольного окна с учетом материала, из которого оно изготовлено, может превышать 0,6 (м2К)/Вт. Наибольший эффект достигается при использовании в стеклопакете одного из стекол с селективным покрытием. Это покрытие способно отражать тепловые волны внутрь помещения и одновременно пропускать снаружи солнечное тепловое излучение. За счет применения в стеклопакете такого стекла, а также введения в межстекольное пространство вместо воздуха газов (аргона, криптона), можно добиться величины сопротивления теплопередаче, которое приближается к единице.
В качестве материала, который обеспечивает межстекольное расстояние, применяется алюминиевый профиль коробчатого сечения. Внутрь короба засыпается селикачель, который поглощает влагу в межстекольном пространстве. Профиль крепится к стеклам с помощью бутиловой массы (внутренний шов), а по торцам образованного стеклопакета укладывается прочная полисульфидная масса (наружный шов).
|
