ОЦЕНКА  ТЕХНИЧЕСКОЙ  И  ЭКОНОМИЧЕСКОЙ  ЦЕЛЕСООБРАЗНОСТИ  УВЕЛИЧЕНИЯ  ТОЛЩИНЫ  ТЕРМООБОЛОЧКИ  ЗДАНИЙ

Угловский  Владислав  Николаевич

магистрант  2  курса,  кафедра  ПГС  ВоГУ,  РФ,  г.  Вологда

Е-mail: 

Кабанов  Евгений  Анатольевич

научный  руководитель,  канд.  техн.  наук,  доцент  ВоГУ,  РФ,  г.  Вологда

В  статье  рассмотрена  актуальная  проблема  энергосбережения  и  сохранения  исчерпаемых  природных  ресурсов,  получены  графики  снижения  потребности  в  тепловой  энергии  при  увеличении  толщины  термооболочки  здания,  определена  целесообразность  использования  дополнительных  энергосберегающих  мероприятий  сверх  нормативных  значений. 

Рациональное  использование  топливно-энергетических  ресурсов  как  в  России,  так  и  во  всем  мире  является  одной  из  самых  актуальных  проблем.  До  недавнего  времени  дешевизна  энергоносителей  в  нашей  стране  не  позволяла  ощутить  максимальный  экономический  эффект  от  использования  современных  теплосберегающих  материалов  и  оборудования.  Только  за  последние  несколько  лет  цены  на  электроэнергию  выросли  более  чем  на  45  %,  а  на  газ  —  более  чем  на  65  %.  Энергосберегающие  технологии  с  каждым  днем  становятся  все  более  востребованными.  Целью  строительства  энергосберегающих  домов  является  минимизация  эксплуатационных  расходов  здания  при  условии  сохранения  комфортных  условий  проживания,  защита  окружающей  среды  от  вредных  отходов  теплоисточников  и  теплового  загрязнения.

В  России  за  последний  год  был  принят  ряд  основополагающих  документов,  способствующих  повышению  энергоэффективности: 

·     закон  Российской  Федерации  от  23  ноября  2009  года  №  261-ФЗ  «Об  энергосбережении  и  о  повышении  энергетической  эффективности»; 

·     приказ  Министерства  регионального  развития  РФ  от  28  мая  2010  года  №  262  «О  требованиях  энергетической  эффективности  зданий»;

·     приказ  Министерства  энергетики  РФ  от  19  апреля  2010  года  №  182  «Об  утверждении  требований  к  энергетическому  паспорту,  составленному  по  результатам  обязательного  энергетического  обследования  и  к  энергетическому  паспорту,  составленному  на  основании  проектной  документации».

При  проектировании  энергоэффективных  домов  главное  внимание  уделяется  следующим  5-ти  аспектам:  энергоэффективное  архитектурно-планировочное  решение,  энергосберегающее  утепление  здания,  энергосберегающие  окна,  эффективная  система  воздухообмена,  альтернативные  источники  энергии.

Первостепенной  задачей  после  создания  архитектурно-планировочного  решения  и  рационального  расположения  здания  по  сторонам  света  является  комплексный  подбор  энергоэффективного  утепления  и  стеклопакетов.  Зачастую  этому  этапу,  в  современных  условиях  проектирования,  не  уделяют  должного  внимания,  принимая  толщину  утеплителя  и  расчетное  значение  сопротивлению  теплопередаче  окон  по  минимально-допустимому  значению  согласно  строительных  норм  и  правил,  что  ведет  к  относительно  большим  эксплуатационным  затратам  на  отопление  и  вентиляцию  здания.

В  связи  с  этим  основной  целью  работы  является  анализ  целесообразности  увеличения  толщины  теплоизоляционной  оболочки  здания,  а  также  расчетного  сопротивления  теплопередаче  окон.

Методика  проведения  исследования  заключается  в  следующем: 

1.  Для  проектируемого  здания  первоначальный  выбор  теплозащитных  свойств  конструкций  здания  производится,  согласно  [1]  и  [2],  по  показателям  «а»  и  «б».  Здание  представляет  собой  двухэтажный  дом  усадебного  типа  с  мансардой,  стены  двух  типов  -  кирпичные  с  эффективным  утеплителем  (тип  1)  и  каркасно-деревянные  с  эффективным  утеплителем  (тип  2),  пол  выполнен  по  грунту.

2.  Задавшись  начальными  параметрами  выполним  расчет  по  показателю  «в»  —  удельному  расходу  тепловой  энергии  на  отопление  здания,  позволяющему  варьировать  величинами  теплозащитных  свойств  различных  видов  ограждающих  конструкций  зданий.  Расчет  по  данному  показателю  максимально  отразит  теплозащитные  характеристики  проектируемого  здания  и  даст  возможность  присвоить  класс  энергетической  эффективности.

3.  Анализ  эффективности  увеличения  толщины  теплоизоляционной  оболочки  сверх  нормативных  значений,  полученных  по  показателям  «а»  и  «б». 

Осуществляется  путем  перерасчета  удельного  расхода  тепловой  энергии  (показатель  «в»)  при  последовательном  увеличении  толщины  каждого  элемента  термооболочки  здания  в  отдельности,  что  дает  возможность  судить  об  изменениях  показателей  в  более  широкой  форме.  Помимо  утеплителя  в  работе  так  же  рассмотрены  энергосберегающие  окна  и  их  вклад  в  общую  картину  теплоизоляции  здания.

В  результате  выполненных  расчетов  получили  следующие  нормируемые  значения  по  показателям  «а»  и  «б»: 

·     для  стен  «типа  1»:  R_req  =  3,4  м²  С/Вт  (принимаем  утеплитель  Rockwool  Кавити  Баттс™  t=90  мм);

·     для  стен  «типа  2»:  R_req  =  3,4  м²  С/Вт  (принимаем  утеплитель  Rockwool  Лайт  Баттс™  t=120  мм);

·     для  кровли:  R_req  =  5,01  м²  С/Вт  (принимаем  утеплитель  Rockwool  Лайт  Баттс™  t=200  мм);

·     приведенное  сопротивление  теплопередаче  пола  по  грунту:  R_f  =  2,37  м²  С/Вт;

·     для  окон  R_req  =  0,58  м²  С/Вт.

Далее,  согласно  методике,  представленной  в  приложении  Г  [1],  был  определен  фактический  удельный  расход  тепловой  энергии  на  отопление  и  вентиляцию  q_h^des=  86,23  кДж/  (м²  С·сут)  ,  а  так  же  потребность  в  тепловой  энергии  за  отопительный  период  Q_h^y=  123920  МДж.  Согласно  таблице  8  [1]  нормируемый  q_h^req=  110  кДж/  (м²  С·сут)  ,  из  чего  следует,  что  зданию  можно  присвоить  класс  энергетической  эффективности  В  —высокий. 

Одним  из  основополагающих  решений  в  начальном  этапе  проектирования  при  создании  комфортного,  а  главное,  энергоэффективного  здания  является  его  правильно  подобранная  теплоизоляция.  Увеличивать  толщину  утеплителя  можно  вплоть  до  метровых  величин,  но  будет  ли  это  выгодно  как  с  энергетической,  так  и  с  экономической  стороны  может  отразить  только  расчет.

При  последовательном  увеличении  толщины  теплоизоляции  стен  был  проведен  перерасчет  по  показателю  «в».  На  основании  результатов  составлен  график  снижения  потребности  в  энергии,  представленный  на  рисунке  1,  а  также  составлена  сравнительная  характеристика  изменения  стоимости  отопления  при  использовании  различных  источников  энергии  и  таблица  окупаемости  утеплителя  для  каждого  конструктивного  элемента  оболочки  здания  в  отдельности.

Рисунок  1.  График  снижения  потребности  в  тепловой  энергии  при  увеличении  толщины  утеплителя  стен

Таблица  1.

Сравнительная  характеристика  изменения  стоимости  отопления  при  использовании  различных  источников  энергии

Таблица  2.

Окупаемость  утеплителя  стен  при  использовании  различных  источников  энергии

Аналогичные  расчеты,  графики  и  таблицы  были  сделаны  для  утеплителя  кровли,  утеплителя  пола  по  грунту  и  светопрозрачных  конструкций  (окон). 

По  результатам  аналитических  данных  принимаем  следующие  решения:  для  стен  «типа  1»  t_ут  =  150  мм;  стен  «типа  2»  t_ут  =  250  мм;  для  пола  по  грунту  t_ут  =  100  мм;  окна  энергоэффективные  R_req  =  1  м²  С/Вт. 

На  основании  новых  принятых  данных  для  теплозащитной  оболочки  здания  произведем  перерасчет  теплоэнергетических  и  комплексных  показателей.

Фактический  удельный  расход  тепловой  энергии  на  отопление  и  вентиляцию  q_h^des=  50,44  кДж/  (м²  С·сут)    уменьшился  на  41,5  %.  Потребность  в  тепловой  энергии  за  отопительный  период  Q_h^y=  72060  МДж  уменьшилась  на  41,8  %.  Величина  отклонения  расчетного  (фактического)  значения  удельного  расхода  тепловой  энергии  на  отопление  здания  q_h^des  от  нормативного  составляет  минус  54,15  %.  Согласно  таблицы  3  [1]  зданию  можно  присвоить  класс  энергетической  эффективности  А  —  очень  высокий. 

Таким  образом  после  комплексного  и  сравнительно  небольшого  увеличения  теплозащитных  свойств  оболочки  здания  затраты  на  отопление  здания  уменьшились  на  41,8  %. 

В  таблицах  3  и  4  представлено  уменьшение  стоимости  отопления  здания  на  основании  принятого  решения  по  теплозащите.

Таблица  3.

Уменьшение  стоимости  отопления  при  использовании  различных  источников  энергии

Таблица  4.

Окупаемость  дополнительного  утеплителя

Проанализировав  полученные  результаты  можно  сделать  вывод  о  том,  что  целесообразность  увеличения  толщины  утеплителя  и  увеличение  расчетного  сопротивления  окон  постепенно  уменьшается  по  закону  показательной  функции.  Из  этого  следует,  что  для  получения  наилучшего  эффекта  утепления  здания  необходимо  увеличить  толщину  каждого  компонента  оболочки  здания  в  разумных  пределах,  которые  необходимо  определять  путем  детального  анализа.  При  нынешнем  росте  цен  на  энергоносители  рациональное  увеличение  термозащиты  здания  будет  давать  весомый  экономический  эффект  для  владельцев  недвижимости,  а  также  вносить  свой  вклад  в  сохранение  энергоресурсов  и  окружающей  среды.

Список  литературы:

1.Строительные  нормы  и  правила:  СНиП  23-02-2003.  Тепловая  защита  зданий.  Введ.  01.10.2003.  М.:  ЦИТП  Госстроя  России,  2003.  —  45  с.

2.Свод  правил:  СП  23-101-2004.  Проектирование  тепловой  защиты  зданий.  Введ.  01.06.2004.  М.:  ЦИТП  Госстроя  России,  2004.  —  186  с.