Главная >  Инвестиции 

 

Журнал. Введение

 

Ю.А. Табунщиков,
доктор техн. наук, член-корр. РААСН
М.М. Бродач,
канд. техн. наук, доцент МАрхИ
Н.В. Шилкин,
инженер, НИИСФ

 

Теперь задача широкого круга пользователей этих документов - принять участие в их совершенствовании, как, собственно говоря, традиционно было со всеми нормативными документами. Представляется, что это совершенствование должно осуществляться, как минимум, в двух направлениях: в части терминологии и в части нормативных показателей.

 

В настоящее время ведутся работы по совершенствованию Федеральных нормативных документов и по созданию системы региональных нормативных документов. В первую очередь и главным образом это относится к нормативным документам по энергосбережению в зданиях. Нормирование теплопотребления и теплопотерь здания потребовало использования в нормативных документах ряда новых терминов, например, здание с эффективным использованием энергии , удельный расход тепловой энергии на отопление здания за отопительный период , теплозащита здания , удельная тепловая характеристика здания , удельная энергоемкость системы отопления здания за отопительный период и другие. Имея в виду здесь разработку МГСН 2.01-94 и МГСН 2.01-99, отметим, что это была новаторская работа, выполненная в сложных условиях переходного периода, сформулировавшая реальные пути повышения тепловой эффективности зданий массовой застройки.

 

Удельный расход тепловой энергии на отопление здания в течение отопительного периода определяется в МГСН 2.01-99 как количество теплоты за отопительный период, необходимое для поддержания в здании нормируемых параметров, отнесенное к единице общей отапливаемой площади здания. Известно, что при одних и тех же теплопотерях здания затраты энергии для поддержания нормативных параметров зависят от вида (типа) системы отопления и системы вентиляции. Таким образом, оправдано сравнение удельного расхода тепловой энергии на отопление для зданий с одинаковыми системами отопления и системами вентиляции. Понимая, что коль скоро целью МГСН является повышение теплозащиты зданий, надо использовать (применять) значения удельных теплопотерь здания, например, за отопительный период или за наиболее холодную пятидневку. Отношение величины удельных теплопотерь здания (обозначим эту величину qT, кВт·ч/м к величине удельного расхода тепловой энергии на отопление без учета бытовых тепловыделений и теплопоступлений от солнечной радиации (qh, кВт˙ч/м характеризует эффективность (или КПД) системы отопления: чем ближе эта величина к единице, тем лучше выбрана система отопления и тем меньше энергия, потребляемая от источника теплоснабжения системы отопления.

 

О терминологии и сущности понятий

 

Характерные расчетные периоды для оценки теплоэнергетических показателей здания Теплоэнергетический показатель Расчетный период Цель оптимизации Удельные теплопотери здания, отнесенные к отопительному периоду Отопительный период Снижение затрат энергии на отопление Удельные теплопотери здания, отнесенные к наиболее холодной пятидневке Наиболее холодная пятидневка Снижение установочной мощности системы отопления Удельные теплопоступления здания, отнесенные к периоду охлаждения Период охлаждения Снижение затрат энергии на охлаждение Удельные теплопоступления здания, отнесенные к самому жаркому месяцу Самый жаркий месяц Снижение установочной мощности системы охлаждения Удельные теплопотери (теплопоступления) здания, отнесенные к расчетному году Расчетный год Снижение затрат энергии на отопление и охлаждение здания в годовом цикле

 

Таблица

 

В зависимости от положения и ориентации наружной поверхности здания она подвергается различному теплоэнергетическому воздействию наружного климата. Рассмотрим возможность оптимизации теплоэнергетического воздействия наружного климата на тепловой баланс здания путем изменения его формы и ориентации.

 

Теплоэнергетическое воздействие наружного климата на поверхность здания может оказывать положительное или отрицательное влияние на его тепловой баланс и, следовательно, теплоэнергетическую нагрузку на систему отопления и кондиционирования воздуха. Например, воздействие солнечной радиации на здание в зимнее время снижает нагрузку на систему отопления. Теплоэнергетическое воздействие наружного климата на тепловой баланс здания можно оптимизировать за счет выбора при проектировании формы и ориентации здания. Эта задача давно привлекает внимание специалистов [2, 3, 4]. Рассмотрим эту возможность.

 

В [1] было получено выражение для определения минимальной удельной тепловой характеристики qminh здания прямоугольной формы, если его ориентация и форма оптимальным образом учитывают теплоэнергетическое воздействие наружного климата:

 

При отсутствии солнечной радиации и ветра и при отрицательных значениях температуры наружного воздуха наименьшие теплопотери через ограждения обеспечивает сферическая форма здания (рис. 1А). Наиболее приближенной к сфере фигурой является куб (рис. 1Б). Следовательно, если имеет место только температурное воздействие наружного климата на здание, то идеальной формой здания является куб. Но теплоэнергетическое воздействие солнечной радиации и ветра на различно ориентированные поверхности здания также различно. Для увеличения теплопоступлений от солнечной радиации в зимнее время необходимо увеличить площадь ограждений южной ориентации, так как в зимнее время на поверхность южной ориентации поступает тепла солнечной радиации даже больше, чем в летнее. Таким образом, чтобы оптимальным образом учесть влияние солнечной радиации и ветра на тепловой баланс здания, его форма должна быть изменена от кубической к параллелограмму (рис. 1В).

 

Связь между формулой ( и формулой (3.1 МГСН 2.01-99 имеет следующий вид:

 

Здесь Ah, h, pi - соответственно общая площадь здания, высота этажа и коэффициент остекления; qwi и qFi - соответственно тепловые потоки через стены и заполнения световых проемов, вычисляемые с учетом падающей солнечной радиации и фильтрации воздуха по формулам, приведенным, например, в [1]; i=1, 2,..., 6; индексы i=1, i=3 относятся к продольным стенам, i=2, i=4 относятся к торцевым стенам, i=5 - к покрытию, i=6 - к цокольному перекрытию.

 

Принципиальным отличием величин, рассчитанных по формуле ( и по формуле (3.1 МГСН 2.01-99, является то, что расчет по формуле ( дает минимальное значение расчетного удельного расхода энергии на отопление здания, когда его ориентация и форма оптимальным образом учитывают теплоэнергетическое воздействие наружного климата на здание.

 

где Qyint, v, bhi, Ah - то же, что в п. 3.5.6 МГСН 2.01-99.

 

Используя формулу ( , можно определить расчетный минимальный удельный расход тепловой энергии на отопление проектируемого здания и сравнить его с расчетным удельным расходом тепловой энергии на отопление здания, рассчитанным в соответствии с требованиями МГСН 2.01-99 по формуле (3.1 . Если отличие будет значительным даже при условии, что характеристика, рассчитанная по МГСН 2.01-99, удовлетворяет нормативным требованиям таблицы 3.3 МГСН, это означает, что ориентация и размеры проектируемого здания существенно не оптимальным образом учитывают теплоэнергетическое воздействие наружного климата и проект здания нуждается в корректировке.

 

По существу формулы (3.1 МГСН 2.01-99 хотелось бы отметить следующее: расчет потребности в тепловой энергии на отопление здания по формуле (3. МГСН выполняется с учетом бытовых теплопоступлений, что отвечает существу задачи расчета, но вряд ли правильно учитывает бытовые теплопоступления при определении расчетного удельного расхода энергии на отопление здания , который отражает теплозащитные качества здания.

 

e=qdesh.min/qdesh (

 

Отнеся расчетный минимальный удельный расход тепловой энергии на отопление здания qdesh.min к расчетному удельному расходу тепловой энергии на отопление здания q desh, принятого к проектированию, введем показатель, характеризующий теплоэнергетическую эффективность проектного решения:

 

Проведем сопоставительные расчеты для здания серии П44Т-1/17Н1, расположенного в Москве. Расчетный удельный расход тепловой энергии на отопление был рассчитан по методике, изложенной в МГСН 2.01-99 [5]. Затем удельный расход был рассчитан по формуле ( , учитывающей оптимальным образом направленное воздействие на здание наружного климата. При расчете по формулам ( настоящей статьи значения интенсивности солнечной радиации принимались по табл. 3.5 МГСН. Расчетный удельный расход тепловой энергии на отопление здания серии П44Т-1/17Н1 равен 102,0 (эта величина отражена в энергетическом паспорте здания). Удельный расход тепловой энергии на отопление здания, рассчитанный по формуле ( , равен 78,0, и показатель теплоэнергетической эффективности проектного решения равен 0,7 Чтобы оптимальным образом учесть влияние солнечной радиации, здание должно иметь меридиональную ориентацию и размеры в плане северной и южной сторон 16,7 м, западной и восточной - 18,8 м, число этажей - 25.

 

Если величина e существенно отличается от единицы (например, меньше 0, , то проектируемое здание нуждается в корректировке в части оптимизации учета теплоэнергетического воздействия наружного климата.

 

Представляется, что разработка проекта здания на основе величины удельного расхода тепловой энергии системой отопления проектируемого здания за отопительный период (п. 3.3.1 МГСН 2.01-9 может быть оправдана в том случае, если ставится задача об экономии топливно-энергетических ресурсов в течение отопительного периода. Однако, в ряде случаев определяющим показателем энергоэффективности здания является установочная мощность системы отопления. В этом случае разрабатывать проект здания следует на основе величины удельного расхода тепловой энергии системой отопления проектируемого здания для наиболее холодной пятидневки. Более общий случай имеет место, когда здание оборудовано системой кондиционирования воздуха для охлаждения в летнее время. Здесь разрабатывать проект следует с учетом удельных расходов энергии для холодного и теплого периодов года.

 

Таким образом, оптимальный учет теплоэнергетического воздействия наружного климата на здание позволяет снизить удельный расход тепловой энергии на отопление на 23%.

 

Формула ( позволяет выполнить расчет минимальных удельных тепловых характеристик для всей представленной выше системы удельных теплоэнергетических показателей зданий при подстановке в нее соответствующих климатических параметров.

 

В результате представляется целесообразным рассмотреть вопрос о введении в нормативные документы удельных теплоэнергетических показателей зданий, определяющих их теплоэнергопотребление в характерные расчетные периоды времени: наиболее холодную пятидневку, отопительный период, самый жаркий месяц, период охлаждения и т. д. Уровень энергетических затрат в характерные расчетные периоды времени будет являться основанием для выбора расчетного значения удельного теплоэнергетического показателя. Предлагается следующая система удельных теплоэнергетических показателей здания (см. таблицу на с. 2 .

 

Бродач М. М. Теплоэнергетическая оптимизация ориентации и размеров здания. Научные труды НИИ строительной физики. М., 198 Тепловой режим и долговечность зданий.
Брайнина Е. Ю. Пути снижения теплопотерь крупнопанельных зданий. Научно-техническое общество строительной индустрии, материалы совещания. М., 196 Тепловой режим жилых и общественных зданий из крупноразмерных элементов. Выпуск III.
Денисов П. П. Показатель влияния объемно-планировочного решения здания на расход тепла. - Жилищное строительство , 1981, №1.
Денисов П. П. Теплоэнергетическая оценка зданий различной этажности. - Жилищное строительство , 1983, №5.
Энергосбережение в зданиях. Нормативы по теплозащите и тепловодоэлектроснабжению. Московские городские строительные нормы МГСН 2.01-9 Журнал АВОК , № 4, 2001 г.

 

Литература

 

 

Мини-ТЭС – выход из энергетическ. Глава 13. Сектор газа в российской внешней. Окно из XXI века. Дом в инфракрасном излучении.

 

Главная >  Инвестиции 

0.014