Повышение эффективности потребления энергии жилыми и общественными зданиями

       Естественно, при существующих развитых тепловых сетях централизованного теплоснабжения необоснованно говорить о повсеместном переходе на автономные котельные. Но внедрение их возможно в следующих случаях:

- при строительстве новых и  реконструкции старых зданий  в районах, где прокладка тепловых  сетей технически невозможна;

- для обеспечения теплом объектов, не допускающих перепадов в теплоснабжении (школы, больницы), или потребителей, несущих из-за отсутствия тепла большие экономические потери (гостиницы);

- при обеспечении теплом потребителей, распложенных на концевых участках  существующих тепловых сетей и испытывающих недостаток тепла из-за низкой пропускной способности тепловых сетей или недостаточной! перепада давления между прямой и обратной магистралями;

 

- при строительстве объектов  в небольших городах, где централизованное  теплоснабжение развито слабо, а отдельные объекты вводятся разрозненно.

        Основным элементом автономной энергоустановки являются комбинированные газовые настенные водонагреватели, в корпусе которых находится бесшумный циркуляционный насос и мембранный расширитель. Горячая вода от водонагревателя по металлическим трубам, укладываемым в бетонной подготовке пола или в плинтусе специальной конструкции, разводится по комнатам.

       Опыт эксплуатации 72-квартирного девятиэтажного жилого дома в микрорайоне № 17г. Гомеля с этой принципиально новой для нашей страны системой теплоснабжения, разработанной институтом «Гомельгражданпроект», показал ее надежность и экономичность. Так, за ноябрь 1999 г. проживающая в трехкомнатной квартире семья в составе 4 человек на отопление-горячее водоснабжение и приготовление пищи израсходовала 150 м3 газ;: Причем треть этого количества израсходована непосредственно на кухне Выполненные расчеты показали, что при традиционной системе теплоснабжения аналогичной квартиры от общедомовой системы с подключением к внешнему источнику для целей отопления и горячего водоснабжения потребовалось бы около 500 м3 газа.

       Высокая эффективность работы предложенной системы поквартирного отопления достигнута благодаря:

- сравнительно высокому КПД  газовых водонагревателей (« 85 %);

- исключению потерь тепла за  пределами квартир;

- отсутствию перерасхода тепла  в межсезонные периоды (по имеющимся  данным, он составляет до 20 %);

- возможности поквартирного учета  и покомнатного регулирования  температуры внутри квартиры.

       Кроме того, система поквартирного отопления и горячего водоснабжения существенно уменьшила количество приборов учета. Вместо используемых в настоящее время счетчиков газа, отопления, горячего и холодного водоснабжения достаточно установить только два прибора для учета расхода газа и холодной воды. Кроме того, отпадает необходимость в прокладке наружных тепловых сетей. Пожалуй, одно из самых главных преимуществ этой системы отопления перед традиционной состоит в том, что она дает возможность владельцу квартиры создать комфортную температуру воздуха не посредством открывания форточки и оконной створки, а с помощью регулировочного краника с ручным управлением или автоматической термостатической головкой, экономя тем самым свои деньги на отопление квартиры и государственные энергоресурсы.

 

        Экономия расхода теплоты за счет перечисленных выше преимуществ поквартирного отопления достигает 30 % в год.

       Возведение жилых домов с подобной системой инженерного обеспечения весьма оправдано в районах существующей городской застройки, где отсутствуют резервные мощности действующих централизованных источников теплоснабжения.

       Опыт работы автономных котельных показывает, что они надежны и экономичны. При теплоснабжении от этих котельных потребитель получает тепловую энергию по тарифам, в 3 раза ниже действующих. За счет этого строительство таких котельных окупается практически за один сезон.

      

      

Мероприятия по энергосбережению в быту можно условно разделить на три группы:

-  малозатратные, к которым  относятся ремонт и утепление  дверей и окон вподъездах, установка  приборов учета, в т. ч. и  терморегуляторов, применениеместных  систем теплоснабжения, использование  солнечных коллекторов дляпредварительного  нагрева воды и систем отопления с тепловыми насосами;

-  среднезатратные, к которым  относится использование качественнойтепловой  изоляции для трубопроводов и  внутренних инженерных систем,замена  окон на стеклопакеты;

-высокозатратные - это утепление  стен, кровли, в т. ч. и так  называемых «хрущевок». За счет ремонта и надстройки мансард и еще одного этажа на них вместе с утеплением значительно снижается стоимость приращенной таким образом жилплощади.

ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ В ПРОМЫШЛЕННЫХ И ОБЩЕСТВЕННЫХ ЗДАНИЯХ И СООРУЖЕНИЯХ

 

Тепловые  потери в зданиях и сооружениях

         Причиной относительно высокого энергопотребления в зданиях и сооружениях нашей страны по сравнению с зарубежными странами является то, что все существующие здания были построены в соответствии с имевшимися на момент строительства строительными нормами и стандартами, которыми было предусмотрено в 1954-1964 гг. термическое сопротивление 0,75 м2 • К/Вт. Фактическая величина этого показателя в 1954-1962 гг. была несколько ниже, а в 1965-1993 гг. она достигла 1,25 м2 • К/Вт.

          С введением в 1994 г. новых норм по термическому сопротивлению стен (а они составляют ныне 2,25 м2 • К/Вт) все ранее построенные здания попали в разряд не соответствующих современным техническим требованиям. Следует отметить, что во время действия этих низких норм по термическому сопротивлению стен осуществлялось строительство панельных зданий массовых серий, а многие из них были построены с отступлением от строительных норм. Низкое качество строительно-монтажных работ привело к тому, что жилищно-эксплуатационные службы из года в год тратят огромные средства на производство постоянных ремонтно-строительных работ главным образом на межпанельных стыках и в местах сопряжения окон с наружной стеной. Кроме того, это обусловливает и значительные потери тепла.

           Поэтому в настоящее время все в большей мере практикуется осуществление тепловизионного (с использованием инфракрасной съемки) контроля качества строительно-монтажных работ, что позволяет предотвратить некачественное выполнение работ в местах, в которых возможна наибольшая утечка тепла'.

           Теплоснабжение производственных помещений (цехов) всегда считалась задачей неординарной, поскольку они, как правило, занимают огромные площади (от нескольких сотен до нескольких тысяч квадратных метров) и высоту до 14-18 м. Рабочая (обитаемая) зона производственных зданий составляет всего 20-30 % их общего объема, которые и требуют поддержания комфортных условий. Нагрев 70-80 % воздуха, находящегося над рабочей зоной, относятся к прямым потерям. Всем известно, что удержать теплый воздух внизу невозможно и температура его от пола к потолку возрастает на 1,5 °С в расчете на метр высоты. Это значит, что в зданиях высотой 12 м при средней температуре в рабочей зоне 15 °С воздух под крышей оказывается нагретым до 30 °С. Такой перегрев внутреннего воздуха зданий приводит к резкому возрастанию тепловых потерь через наружные ограждения, верхние перекрытия, стены, световые проемы и фонари.

          К этому следует добавить и большие затраты энергии на перемещение значительных масс воздуха с помощью вентиляторов, поскольку основным способом отопления производственных помещений являлось воздушное. Отопить даже среднее производственное помещение с помощью водяной или паровой системы весьма проблематично и в большинстве случаев невозможно. Для этого требуются десятки километров трубопроводов, которые перекрывают проходы и создают другие неудобства.

 

Вместе с удаляемым нагретым воздухом из верхней зоны промышленных зданий с помощью вытяжных крышных  вентиляторов выбрасывается большое количество теплоты. Для ее утилизации целесообразно применять крышные приточно-вытяжные установки с теплоутилизаторами.

          Значительны потери тепла в производственных зданиях и сооружениях в зависимости от принятого режима работы предприятий в течение суток и дней месяца. Как, правило, большинство из них работают в две смены, а это означает, что количество рабочего времени за отопительный сезон составляет около 5000 часов, из которых собственно рабочими являются не -более 2300 часов, или 44 % календарного времени. Все остальные 2700 часов предприятия вынуждены отапливать здания, в которых никто не работает.

           Перевод системы отопления в дежурный режим сложен, малоэффективен и небезопасен из-за возможных резких перепадов температур, создающих угрозу размораживания системы из-за возможных высоких суточных колебаний температуры.

          Одним из возможных путей решения проблемы уменьшения тепла на отопление больших производственных зданий может быть децентрализация системы теплоснабжения их по теплоносителю, воде и пару за счет внедрения систем газового лучистого отопления (СГЛО) и газовых воздухонагревателей. Лучистое отопление - это передача тепла от более нагретых поверхностей к менее нагретым посредством инфракрасного излучения. Главной отличительной особенностью этой системы является обогрев помещения с помощью потока лучистой энергии инфракрасного спектра. Поток лучистой энергии, направляемый в расположенный непосредственно над обогреваемой зоной лучистыми обогревателями, не нагревая окружающий воздух, нагревает поверхность пола, установленное оборудование в обслуживаемой зоне и людей. Это принципиальное отличие системы ГЛО от радиационных систем отопления позволяет достигать наиболее полного комфорта для работников. 

         Для снижения затрат теплоты на нагрев воздуха, поступающего через проемы в стенах общественных зданий, а также для многоэтажных жилых домов применяют воздушно-тепловые завесы. Во многих случаях целесообразно устройство тамбура.

Тепловая изоляция зданий и сооружений

           Проблеме получения теплых и, соответственно, энергосберегающих конструкций в последние годы в нашей стране уделяется все больше внимания. Они должны быть, во-первых, прочными, жесткими и воспринимать нагрузки, то есть быть несущей конструкцией, а во-вторых, должны защищать внутреннее пространство от дождя, жары, холода и других атмосферных воздействий, то есть обладать низкой теплопроводностью, быть водостойкими и морозоустойчивыми.

          В природе не существует материала, который удовлетворял бы двум этим требованиям. Для жестких конструкций идеальным материалом является металл, бетон или кирпич. Для утепления годится только эффективный утеплитель, например, каменная вата. Поэтому для того, что бы ограждающей конструкция была прочной и теплой, используют композицию или комбинацию как минимум двух материалов - конструкционного и теплоизоляционного.

         Композиционная ограждающая конструкция в свою очередь может быть представлена в виде нескольких отличных друг от друга систем и конструкций:

       1 Жесткий каркас с заполнением межкаркасного пространства эффективным утеплителем.

       2 Жесткая ограждающая конструкция (например, кирпичная или бетонная стена), утепленная со стороны внутреннего помещения, или так называемое внутреннее утепление.

       3 Две жесткие пластины и эффективный утеплитель между ними, например, «колодезная» кирпичная кладка, железобетонная панель «сэндвич» и т.д.

      4 Тонкая ограждающая конструкция (стена) с утеплителем с внешнейстороны, так называемое внешнее утепление.

Теплоизоляционные системы, применяемые для наружной теплоизоляции, подразделяются на системы:

- с тонкими штукатурными и  накрывочными слоями;

- с толстыми штукатурками (до 30 мм);

- «сухой теплоизоляции» (система  утепления «на относе»); -монолитной теплоизоляции (утепление пенополиуретаном, покрытие «термошиль-дом»);

- из ячеистого бетона с объемной  массой ниже 400 кг/м3.

        Применение той или иной системы определяется конструктивными особенностями модернизируемого здания и технико-экономическими расчетами, основанными на приведенных затратах, так как стоимость утепления 1 м2 наружной стены колеблется от 15 до 50 долларов США без учета стоимости заполняемых оконных блоков, модернизации систем вентиляции и отопления. Тем не менее, потенциал энергосбережения при эксплуатации существующего жилого фонда достаточно велик и составляет около 50 %'.

        Каждая из этих конструкций имеет свои достоинства и недостатки, и выбор ее зависит от многих факторов, исходя из местных условий. Но из всех названных конструкций четвертый тип утепления здания с внешней стороны хотя и имеет недостатки, но и обладает следующими достоинствами:

           1 Надежная защита от неблагоприятных внешних воздействий суточных и сезонных температурных колебаний, которые ведут к неравномерным деформациям стен, что приводит к образованию трещин, раскрытию швов, отслоению штукатурки.

          2 Невозможность образования какой-либо поверхностной флоры на поверхности стены из-за избытка влажности, образования льда в толще стены, который имеет место из-за конденсационной влаги, поступающей из внутренних помещений, и влаги, проникшей внутрь массива ограждающих конструкций из-за повреждения поверхностного защитного слоя.

           3 Препятствование охлаждению массива ограждающей конструкции до температуры точки росы и, соответственно, выпадению конденсата на внутренних поверхностях.