Проблематика систем ТГСиВ

Введение

 

Трудно назвать отрасль народного хозяйства, в которой не применялась бы тепловая энергия. Обеспечение нормальных микроклиматических условий в помещениях жилых, общественных зданий и зданий промышленного назначения, обеспечение нормального хода технологических процессов в промышленности, обеспечение чистоты атмосферы в помещениях и на рабочих местах — далеко не полный перечень сторон разнообразной деятельности и жизни человека, требующих применения тепловой энергии. Поэтому так остро поставлены вопросы развития техники теплогазоснабжения и вентиляции.

Теплогазоснабжение и вентиляция как самостоятельная отрасль науки и техники сформировалась относительно недавно, однако отдельные ее составляющие имеют многовековую историю. К самому древнему разделу этой науки можно отнести отопление, которое с момента возникновения человеческого общества служило для обогрева жилья. По мере развития общества развивалась и отопительная система. Укрупнение отдельных источников получения тепловой энергии явилось причиной создания централизованного отопления, а создание электростанций большой мощности вызвало появление крупных систем теплоснабжения, объединяющих тепловые станции, тепловые сети, отопление и вентиляцию, что позволило резко снизить затраты на выработку тепловой энергии.

В настоящее время большое значение придается вопросам сохранения здоровья и оздоровления населения. Эту задачу должна решить, совместно с другими отраслями науки и техники, вентиляция, занимающаяся обеспечением чистоты атмосферы в помещениях зданий и сооружений, а также очисткой воздуха, выбрасываемого из помещений в окружающую среду.

Основой энергоснабжения жилых, общественных и промышленных зданий является газоснабжение. Газ как топливо используется для выполнения технологических процессов на производстве, для приготовления тепловой энергии на теплостанциях, для приготовления пищи и т.д., поэтому в настоящее время добыче, транспорту и рациональному использованию газообразного топлива придается большое значение.

I. Проблематика систем ТГСиВ

Теплозащита зданий и сооружений

Экономичная теплозащита зданий и сооружений стала в последнее время важнейшей проблемой строительства и проектирования, прямо связанной с состоянием… Теплозащита зданий, в которых люди пребывают длительное время, имеет значение… Достаточная теплозащита является предпосылкой для создания здоровых и комфортных условий в помещениях. Ощущение…

Таблица толщин и термических сопротивление материалов для условий Москвы и ее области

Наименование материала стены	Толщина стены и соответствующее ей термическое сопротивление	Необходимая толщина по первому условию (R=1,1 °С·м. кв./ Вт) и второму условию (R=3,33 °С·м. кв./ Вт)
Полнотелый керамический кирпич	510 мм, R=1,1 °С·м. кв./Вт	510 мм 1550 мм
Керамзитобетон (плотность 1200 кг/куб.м.)	300 мм, R=0,8 °С·м. кв./Вт	415 мм 1250 мм
Деревянный брус	150 мм, R=1,0 °С·м. кв./Вт	165 мм 500 мм
Деревянный щит с заполнением минеральной ватой М 100	100 мм, R=1,33 °С·м. кв./Вт	85 мм 250 мм

 

Из этих таблиц видно, что большинство загородного жилья в Подмосковье не удовлетворяют требованиям по теплосбережению, при этом даже первое условие несоблюдается во многих вновь строящихся зданиях. Поэтому, подбирая котел или обогревательные приборы только по указанным в их документации способности обогреть определенную площадь, Вы утверждаете, что Ваш дом построен со строгим учетом требований СНиП II-3-79*. Из вышеизложенного материала следует вывод. Для правильного выбора мощности котла и обогревательных приборов, необходимо рассчитать реальные теплопотери помещений Вашего дома. Ниже мы покажем несложную методику расчета теплопотерь Вашего дома. Дом теряет тепло через стену, крышу, сильные выбросы тепла идут через окна, в землю тоже уходит тепло, существенные потери тепла могут приходиться на вентиляцию. Тепловые потери в основном зависят от:

· разницы температур в доме и на улице (чем разница больше, тем потери выше),

· теплозащитных свойств стен, окон, перекрытий, покрытий (или, как говорят ограждающих конструкций).

Ограждающие конструкции сопротивляются утечкам тепла, поэтому их теплозащитные свойства оценивают величиной, называемой сопротивлением теплопередачи. Сопротивление теплопередачи показывает, какое количество тепла уйдет через квадратный метр ограждающей конструкции при заданном перепаде температур. Можно сказать и наоборот, какой перепад температур возникнет при прохождении определенного количества тепла через квадратный метр ограждений.

 

R = ΔT/q,

 

где q – это количество тепла, которое теряет квадратный метр ограждающей поверхности. Его измеряют в ваттах на квадратный метр (Вт/м. кв.); ΔT – это разница между температурой на улице и в комнате (°С) и, R – это сопротивление теплопередачи (°С/ Вт/м. кв. или °С·м. кв./ Вт). Когда речь идет о многослойной конструкции, то сопротивление слоев просто складываются. Например, сопротивление стены из дерева, обложенного кирпичом, является суммой трех сопротивлений: кирпичной и деревянной стенки и воздушной прослойки между ними:

R(сумм.)= R(дерев.) + R(воз.) + R(кирп.).

 

Распределение температуры и пограничные слои воздуха при передаче тепла через стену

Таблица – Сопротивление теплопередачи различных материалов при ΔT = 50 °С (Тнар. = –30 °С, Твнутр. = 20 °С.) Материал и толщина…   Как видно из предыдущей таблицы, современные стеклопакеты позволяют уменьшить теплопотери окна почти в два раза.…

Пример 1.

Угловая комната (первый этаж)

Характеристики комнаты:

· этаж первый,

· площадь комнаты – 16 кв.м. (5х3,2),

· высота потолка – 2,75 м,

· наружных стен – две,

· материал и толщина наружных стен – брус толщиной 18 см, обшит гипсокартонном и оклеен обоями,

· окна – два (высота 1,6 м, ширина 1,0 м) с двойным остеклением,

· полы – деревянные утепленные, снизу подвал,

· выше чердачное перекрытие,

· расчетная наружная температура –30 °С,

· требуемая температура в комнате +20 °С.

Рассчитаем площади теплоотдающих поверхностей.

Площадь наружных стен за вычетом окон: S_стен(5+3,2)х2,7-2х1,0х1,6 = 18,94 кв. м.

Площадь окон: S_окон = 2х1,0х1,6 = 3,2 кв. м.

Площадь пола: S_пола = 5х3,2 = 16 кв. м.

Площадь потолка: S_{потолка} = 5х3,2 = 16 кв. м.

Площадь внутренних перегородок в расчете не участвует, так как через них тепло не уходит – ведь по обе стороны перегородки температура одинакова. Тоже относится и к внутренней двери. Теперь вычислим теплопотери каждой из поверхностей:

Суммарные теплопотери комнаты составят: Q_{суммарные} = 3094 Вт.

Заметим, что через стены уходит тепла больше чем через окна, полы и потолок.Результат расчета показывает теплопотери комнаты в самые морозные (Т нар.= –30 °С) дни года. Естественно, чем теплее на улице, тем меньше уйдет из комнаты тепла.

Пример 2

Комната под крышей (мансарда)

 

Характеристики комнаты:

· этаж верхний,

· площадь 16 кв.м. (3,8х4,2),

· высота потолка 2,4 м,

· наружные стены; два ската крыши (шифер, сплошная обрешетка, 10 см минваты, вагонка), фронтоны (брус толщиной 10 см, обшитый вагонкой) и боковые перегородки (каркасная стена с керамзитовым заполнением 10 см),

· окна – четыре (по два на каждом фронтоне), высотой 1,6 м и шириной 1,0 м с двойным остеклением,

· расчетная наружная температура –30°С,

· требуемая температура в комнате +20°С.

Рассчитаем площади теплоотдающих поверхностей.

Площадь торцевых наружных стен за вычетом окон: S_{торц.стен} = 2х(2,4х3,8-0,9х0,6-2х1,6х0,8) = 12 кв. м.

Площадь скатов крыши, ограничивающих комнату: S_{скатов.стен} = 2х1,0х4,2 = 8,4 кв. м.

Площадь боковых перегородок: S_{бок.перегор} = 2х1,5х4,2 = 12,6 кв. м.

Площадь окон: S_окон = 4х1,6х1,0 = 6,4 кв. м.

Площадь потолка: S_{потолка} = 2,6х4,2 = 10,92 кв. м.

Теперь рассчитаем тепловые потери этих поверхностей, при этом учтем, что через пол тепло не уходит (там теплое помещение). Теплопотери для стен и потолка мы считаем как для угловых помещений, а для потолка и боковых перегородок вводим 70-процентный коэффициент, так как за ними располагаются неотапливаемые помещения.

Суммарные теплопотери комнаты составят: Q_{суммарные} = 4504 Вт.

Как видим, теплая комната первого этажа теряет (или потребляет) значительно меньше тепла, чем мансардная комната с тонкими стенками и большой площадью остекления.

Чтобы такое помещение сделать пригодным для зимнего проживания, нужно в первую очередь утеплять стены, боковые перегородки и окна. Любая ограждающая конструкция может быть представлена в виде многослойной стены, каждый слой которой имеет свое тепловое сопротивление и свое сопротивление прохождению воздуха. Сложив тепловое сопротивление всех слоев, получим тепловое сопротивление всей стены. Также суммируя сопротивление прохождению воздуха всех слоев, поймем, как дышит стена. Идеальная стена из бруса должна быть эквивалентна стене из бруса толщиной 15 – 20 см. Приведенная ниже таблица поможет в этом.

Для объективной картины теплопотерь всего дома необходимо учесть:

1. Потери тепла через контакт фундамента с мерзлым грунтом обычно принимают 15% от потерь тепла через стены первого этажа (с учетом сложности расчета).

2. Потери тепла, связанные с вентиляцией. Эти потери рассчитываются с учетом строительных норм (СНиП). Для жилого дома требуется около одного воздухообмена в час, то есть за это время необходимо подать тот же объем свежего воздуха. Таким образом, потери связанные с вентиляцией, составляют немногим меньше сумме теплопотерь приходящиеся на ограждающие конструкции. Получается, что потери тепла через стены и остекление составляет только 40%, а потери тепла на вентиляцию 50%. В европейских нормах вентиляции и утепления стен, соотношение тепловых потерь составляют 30% и 60%.

3. Если стена «дышит», как стена из бруса или бревна толщиной 15 – 20 см, то происходит возврат тепла. Это позволяет снизить тепловые потери на 30%, поэтому полученную при расчете величину теплового сопротивления стены следует умножить на 1,3 (или соответственно уменьшить теплопотери).

Суммировав все теплопотери дома, Вы определите, какой мощности генератор тепла (котел) и отопительные приборы необходимы для комфортного обогрева дома в самые холодные и ветряные дни. Также, расчеты подобного рода покажут, где «слабое звено» и как его исключить с помощью дополнительной изоляции.

Рассчитать расход тепла можно и по укрупненным показателям. Так, в одно- и двухэтажных не сильно утепленных домах при наружной температуре –25 °С требуется 213 Вт на один квадратный метр общей площади, а при –30 °С – 230 Вт. Для хорошо утепленных домов – это: при –25 °С – 173 Вт на кв.м. общей площади, а при –30 °С – 177 Вт.

Выводы и рекомендации

1. Стоимость теплоизоляции относительно стоимости всего дома существенно мала, однако при эксплуатации здания основные затраты приходятся именно на отопление. На теплоизоляции ни в коем случае нельзя экономить, особенно при комфортном проживании на больших площадях. Цены на энергоносители во всем мире постоянно повышаются.

2. Современные строительные материалы обладают более высоким термическим сопротивлением, чем материалы традиционные. Это позволяет делать стены тоньше, а значит, дешевле и легче. Все это хорошо, но у тонких стен меньше теплоемкость, то есть они хуже запасают тепло. Топить приходиться постоянно – стены быстро нагреваются и быстро остывают. В старых домах с толстыми стенами жарким летним днем прохладно, остывшие за ночь стены «накопили холод».

3. Утепление необходимо рассматривать совместно с воздухопроницаемостью стен. Если увеличение теплового сопротивления стен связано со значительным уменьшением воздухопроницаемости, то не следует его применять. Идеальная стена по воздухопроницаемости эквивалентна стене из бруса толщиной 15…20 см.

4. Очень часто, неправильное применение пароизоляции приводит к ухудшению санитарно-гигиенических свойств жилья. При правильно организованной вентиляции и «дышащих» стенах она излишня, а при плохо воздухопроницаемых стенах это ненужно. Основное ее назначение это предотвращение инфильтрации стен и защита утепления от ветра.

5. Утепление стен снаружи существенно эффективнее внутреннего утепления.

6. Не следует бесконечно утеплять стены. Эффективность такого подхода к энергосбережению – не высока.

7. Вентиляция – вот основные резервы энергосбережения.

8. Применив современные системы остекления (стеклопакеты, теплозащитное стекло и т.п.), низкотемпературные обогревающие системы, эффективную теплоизоляцию ограждающих конструкций, можно сократить затраты на отопление в 3 раза.

Варианты дополнительного утепления конструкций зданий на базе строительной теплоизоляции типа «ISOVER», при наличии в помещениях систем воздухообмена и вентиляции.

Теплопотери через ограждающие конструкции

Насколько значительны теплопотери через поверхности, которые ограждают помещение от наружного воздуха, настолько невелики теплопотери через… Теплозащита зависит также от воздухопроницаемости конструкций, которые… Стены и перекрытия если они оштукатурены, характеризуются очень малой воздухопроницаемостью, поэтому теплопотери…

Организационно-технологическое проектирование дополнительной теплозащиты стеновых ограждающих конструкций

Организационный аспект объединяет принципы строительного или ремонтно-строительного производства, представляющие собой методы выражения связей между… Технический и организационный аспекты материально-технического производства… Любой технологический процесс, в результате которого получается готовая продукция, может быть реализован различными…

Технологичность проектов устройства дополнительной теплозащиты зданий

Исследованию технологичности сборных железобетонных конструкций и технологичности возведения промышленных зданий и сооружений посвящены… Проблемы выбора технологичных решений при строительстве гражданских зданий… Технологичность проектов представляет собой совокупность технических свойств объемно-планировочных и конструктивных…

Таблица 1. Уровни комплексной механизации

Работы	Уровень комплексной механизации, %
Земляные
Монтажные
Штукатурные
Малярные
Погрузочно-разгрузочные

 

Такое положение объясняется целым рядом объективных и субъективных причин, в числе которых нетехнологичные проектные и организационно-технологические решения, препятствующие широкому использованию машин и механизмов при ремонте и реконструкции зданий; низкая механовооруженность ремонтно-строительного производства, обусловленная в первую очередь отсутствием необходимого количества и номенклатуры машин, механизмов и средств малой механизации, предназначенных специально для выполнения малообъемных работ в стесненных условиях, характерных для ремонтно-строительного производства (в настоящее время механовооруженность ремонтно-строительных организаций в 2...3 раза ниже аналогичного показателя в капитальном строительстве); недостаточная оснащенность ручным немеханизированным инструментом и приспособлениями, их низкое качество.

Внедрение научно-технического прогресса в ремонтно-строительное производство в большой степени обуславливается прогрессивностью и новизной технических решений, принимаемых в процессе проектирования, поэтому данному вопросу надлежит уделять самое пристальное внимание особенно при вариантном проектировании, дающем возможность сопоставления новых проектных решений с традиционными, содержащимися в типовых проектах, в проектах-аналогах, альтернативных вариантах проектных решений.

Повышение проектной технологичности достигается в процессе вариантного проектирования путем выбора из нескольких вариантов такого, удельная трудоемкость реализации которого будет наименьшей. Повышение проектной технологичности и, как следствие, строительной технологичности, достижимо только в условиях вариантного проектирования реконструкции жилых зданий.

Теплопотери через оконные проемы

Общие теплопотери в зоне проемов складываются из трансмиссионных теплопотерь и теплопотерь, связанных с вентиляцией. Если рассматривать только трансмиссионные теплопотери и сравнить между собой безрамное остекление с остеклением в створчатых и раздельных (составных) переплетах (рис. 1), то оказывается, что теплопотери на рисунке 1б, ниже вследствие значительно меньшей теплопроводности деревянных переплетов.

Значительная воздухопроницаемость и, следовательно, большой перенос тепла (рис. 2а) заметно уменьшаются с установкой в притворе уплотнения (рис. 2б). В то же время подобные уплотнения уменьшают приток в помещениях свежего воздуха, вследствие чего воздухообмен становится меньше требуемого для здоровья и хорошего самочувствия людей.

В наружных стенах жилых помещений рекомендуется устраивать окна с двойными или спаренными переплетами. Теплопотери окон определяются воздухопроницаемостью швов, поэтому на их герметизацию следует обращать особое внимание.

Сокращение теплопотерь через оконные и балконные заполнения жилых зданий

Оконные и балконные заполнения являются неотъемлемой частью фасадов, они составляют порядка 30…45 % площади наружных стен жилых зданий и… Конструкции светопрозрачных ограждений подвержены силовым и не силовым… Установлено, что в зимний период теплопотери через окна жилых зданий составляют порядка 22…30 % (через стены 18…27 %)…

Конструктивно-технологические решения окон и балконных дверей

Главными требованиями являются сохранение формы под воздействием климатических факторов, длительный срок службы, небольшие затраты на содержание и… За последние два-три года российский рынок окон и балконных дверей претерпел… Освоенные западными производителями в 80-е годы конструкции деревянных и поливинилхлоридных (ПВХ) окон с применением…

Методы сокращения теплопотерь через оконные и балконные заполнения

Замена окон может быть полная или частичная, она зависит в основном от конструктивного решения оконного проема (с четвертью или без нее), состояния… В большинстве зданий опорного жилищного фонда установку оконных и балконных… Коробку устанавливали в проем и крепили гвоздями к деревянным пробкам в бетонных стенах или ершами, забиваемыми в швы…

Теплопотери в системах вентиляции

К этому виду вентиляции, которая возможна лишь при действии ветра и наличии разности температур между внутренним и наружным воздухом, относится… Вентиляционные установки простейшего вида, так называемые устройства… Системы приточно-вытяжной вентиляции (рис. 5), не зависящие от притока воздуха через окна, создают повышенный комфорт…

Теплопотери в тепловых сетях

По данным экспертов, в среднем по России суммарный расход тепловой энергии на отопление и горячее водоснабжение равен 74 кг у. т./(кв. м/год),… Среди основных причин удручающе низкой энергоэффективности ЖКХ специалисты… Как показывает технико-экономический анализ, проблема снижения теплопотерь может быть решена лишь путем комплексного и…

Повышение энергоэффективности теплосетей

Переход к использованию в тепломагистралях современных теплоизоляционных материалов позволяет не только снизить теплопотери в трубопроводах в 2-3… Но применение теплоизоляции не может ограничиваться магистралями… В зависимости от диаметра изолируемых труб, используются жесткие формованные изделия (цилиндры и скорлупы) или маты. …

Энергоэффективность систем ТГСВ

В настоящее время объем мирового потребления энергии непрерывно и быстро возрастает, что является следствием процесса индустриализации,… Несмотря на значительное развитие топливодобывающей промышленности в нашей… Важность решения этой трудной задачи имеет первостепенное значение для народного хозяйства и потому, что стоимость…

Методика определения экономической целесообразности применения энергосберегающего мероприятия.

а) мероприятия, непосредственно связанные с работой систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха: повышение уровня теплозащиты зданий… б) мероприятия, снижающие затраты тепловой или электрической энергии при… При проектировании новых или реконструкции действующих систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха могут…

Экономия теплоты, воды и электроэнергии в системах водоснабжения жилых микрорайонов.

Вследствие низкого сопротивления колец, состоящих из водоразборного и циркуляционного стояков, выполненных друг за другом (рис. а), интенсивная… Однако помимо того, что это мероприятие приводит к перерасходу электроэнергии,… Для устранения гидравлической разрегулировки централизованной системы горячего водоснабжения необходимо сокращать…

Эффективность изоляции стояков системы горячего водоснабжения.

Теплота, выделяемая стояками системы горячего водоснабжения, используется для отопления квартир. Однако летом теплопоступления от стояков горячего… В целом годовой экономический эффект от изоляции стояков систем горячего…

Использование вторичных энергоресурсов для нагрева теплоносителей в системах отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха.

Во всех случаях экономическая задача заключается в том, что бы в первую очередь использовать те источники ВЭР, при которых эффект будет наибольшим.… Если количество ВЭР больше потребности в них, то в первую очередь используют…

Сокращение энергопотребления.

Сокращение энергопотребления системами отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха особенно важно в холодное время года. Для этих целей… 1). использование прерывистого отопления, совмещенного с приточной… 2). снижение температуры внутреннего воздуха в нерабочее время в помещениях, оборудованных водяными системами…

Концепция энергосбережения при реставрации и капитальном ремонте зданий на примере жилого дома

Требования обновленных СНиП 11-3-79* (95) Строительная теплотехника, а также МГСН 2.01-99, «…исходя из условий энергосбережения», сводятся в основном к утеплению оболочки зданий и не имеют технико-экономических обоснований. Это привело к нерациональному расходованию материальных ресурсов и малорентабельным капиталовложениям при строительстве новых и утеплении реконструируемых зданий.

Фонд эксплуатируемых зданий в России составляет около 2,6 млрд м² общей площади. Все они были построены по ранее действовавшим нормативам при минимально допустимом уровне теплозащиты наружных стен (не менее требуемого сопротивления теплопередаче, определяемого по формуле 1), но вполне достаточным для обеспечения выполнения санитарно-гигиенических требований по предупреждению выпадения конденсата и условиям комфортности микроклимата помещений. Окна в жилых зданиях были в деревянных переплетах преимущественно с двухслойным остеклением. На отопление существующих зданий ежегодно должно расходоваться по нормативам не менее 200 тонн условного топлива. Ввод новых зданий в современных условиях не превышает 30 млн м² в год, при дополнительной потребности в топливе не более 3 млн т. Отсюда следует, что основной резерв энергосбережения скрыт в существующем фонде зданий. Однако почти все инвестиции направляются на новое строительство, и указанный главный резерв энергосбережения остается нетронутым. Без его вовлечения в оборот все разговоры о решении проблемы энергосбережения в градостроительном комплексе оказываются беспочвенными. Не подготовлена научно обоснованная концепция и нормативная база для решения этой крупномасштабной государственной проблемы, о чем свидетельствуют первые робкие попытки разработки эталонных проектов капитального ремонта жилых зданий в целях снижения их энергопотребления при эксплуатации. Неверно принятая концепция энергосбережения может привести при ее реализации к значительным неоправданным расходам материальных ресурсов и малорентабельным капиталовложениям. Покажем на конкретном примере, какие нюансы возникли при разработке проекта капитального ремонта жилого дома по ныне действующим нормативам.

Жилой 9-ти этажный, четырех секционный дом имеет стены из однослойных керамзитобетонных панелей толщиной 400 мм, чердачное перекрытие из пустотных железобетонных плит – 220 мм с утеплителем из минераловатных плит – 50 мм, уложенных на цементно-фибролитовые плиты – 75 мм. Перекрытие над техническим подпольем выполнено из ребристых железобетонных плит толщиной 60 мм, слоя песка – 40 мм, цементной стяжки – 40 мм, ДВП – 10 мм, пол из линолеума – 5 мм, окна с двойным остеклением в раздельно-спаренных деревянных переплетах.

СНиП 11-3-79* требуют для реставрируемых и капитально ремонтируемых зданий независимо от этажности устанавливать повышенный уровень теплозащиты ограждающих конструкций.

Руководствуясь этими требованиями, Мосжилниипроект при разработке проекта капитального ремонта этого здания [4] установил следующие значения сопротивления теплопередаче, м^2.К/Вт, ограждающих конструкций:

· наружных стен – 3,16

· чердачных перекрытий – 4,1

· окон и балконных дверей – 0,54

· перекрытий над холодными техподпольями – 4,71.

Детальный анализ представленного проекта выполнен международной организацией в рамках проекта программы ТАСИС ERUS-9705 [4] с дополнениями собственными предложениями. В результате к сопоставлению были приняты пять вариантов, включая базисный, для которых определены следующие значения эксплуатационной характеристики здания (табл. 1).

ТАСИС рекомендовал принять к реализации проектный вариант № 3, позволяющий снизить теплопотери на 48 %, но дополнить его следующими мероприятиями по варианту № 4 и снизить энергопотребления здания в целом на 56%:

· увеличить толщину слоя утеплителя наружных стен с 12 до 16 см;

· утеплить перекрытие подвала дополнительным 8-сантиметровым слоем теплоизоляции;

· заменить теплоизоляцию трубопроводов в подвале и увеличить ее толщину до диаметра трубы;

· заглушить 2/3 вентиляционных окон в стенах подвала.

Отметим, что расчеты и предложения ТАСИС отличаются детальным рассмотрением различных вариантов теплозащиты наружных стен, перекрытий, окон при определении удельных энергозатрат здания в зависимости от кратности воздухообмена (n = 0.3, 0.67-1.0; 1/ч) и сопоставлении результатов расчета при использовании европейских (DIN) и русских (СНиП) нормативов. Предложенный набор энергосберегающих технический решений при отсутствии общей концепции энергосбережения оказался исчерпывающе полон и не нуждается в дополнениях. Однако ряд методических положений, влияющих на достоверность полученных результатов расчета удельных энергозатрат и корректность выбора окончательного варианта реставрации здания, должны быть уточнены при учете следующих специфических особенностей градостроительного комплекса России:

1. Приводимые в табл. 1 значения удельных энерго затрат для базисного варианта № 1 при принятой в расчетах кратности воздухообмена n = 0,67 1/ч, исходя из осредненного норматива 35 м³/чел., не соответствует истинному притоку инфильтрующегося воздуха в российских зданиях старой постройки. Об этом свидетельствуют (см. с. 17 [4]) и откровенные признания самих разработчиков в части правильности «допущений кратности воздухообмена до реконструкции и после нее. Связанная с этим неопределенность не допускает никаких точных прогнозов относительно реально ожидаемой экономии энергии».

2. По результатам натурных измерений многих исследователей в ранее построенных в России по типовым проектам жилых зданиях при приточно-вытяжной естественной вентиляции, фактическая кратность воздухообмена в квартирах может достигать более двух объемов в час (n = > 2,1/ч), из-за большого притока инфильтрующегося воздуха через окна, притворы дверей и вертикальные стыки наружных стен при естественном ветровом и температурном напорах. Поэтому фактические удельные энергозатраты оказались значительно больше значений, принятых в базисном варианте № 1, что должно снизить долю ожидаемой экономии тепловой энергии и эффект от утепления ограждающих конструкций.

3. Отсутствует анализ структуры энергобаланса существующего здания до и после его реконструкции, что не позволяет определить вклад каждого из предложенных технических решений в снижении энергопотребления здания и обосновать правильность генерального направления решения проблемы энергосбережения при реставрации зданий.

4. Исполнители принимают на веру правильность, заметим, не имеющих технико-экономических обоснований, требований СНиП по увеличению до уровня этапа 2 теплозащиты ограждающих конструкций при реставрации зданий. По этой причине предложенные варианты снижения энергопотребления здания оказались безальтернативными, что заранее и предопределило выбор в пользу проектного варианта № 2 с дополнениями по варианту №3. Это привело к механическому выполнению требований СНиП по повышению уровня теплозащиты ограждающих конструкций, не считаясь с затратами и рентабельностью капиталовложений, несмотря на то, что по принятому варианту стоимость утепления 1 м² наружной стены должна составить не менее 50 $ США. Наш расчет показал, что в климатических условиях г. Москвы при повышении сопротивления теплопередаче наружных стен с существующих 1,8 до 3,16 м^2.Втстоимость сбереженной тепловой энергии при ее цене 0,03 $/кВт^.ч должна составить 2,19 $ /(м^2.год), а срок окупаемости около 23 лет, что указывает на экономическую нецелесообразность капиталовложений на утепление наружных стен здания (показатель рентабельности менее 5%).

5. Заслуживает большего внимания нереализованное предложение по варианту № 5 в части применения энергоэффективных окон с повышенным до 0,71 м^2.К/Вт сопротивлением теплопередаче. Однако следует указать, что главное преимущество новых конструкций энергоэффективных окон обусловлено не столько их повышенным уровнем теплозащиты, а в большей мере (примерно на порядок выше) – снижением воздухопроницаемости, что необходимо учитывать в технико-экономических расчетах по методике. По нашим расчетам срок окупаемости таких окон в климатических условиях г. Москвы не должен превышать 5 лет. Поэтому целесообразно дополнительно рассмотреть альтернативный вариант с использованием энергоэффективных окон, но без утепления наружных стен.

6. Уместно напомнить, что с увеличением толщины дополнительного слоя утеплителя стен, эффективность энергосбережения быстро снижается, поскольку указанная зависимость не линейна. При этом дополнительные расходы на каждый сантиметр толщины дополнительного слоя утеплителя остаются постоянными. Но снижается значение коэффициента теплотехнической однородности, что приводит в целом к снижению эффективности от утепления ограждающих конструкций.

С учетом изложенных замечаний произведем пересчет показателей альтернативных вариантов теплозащиты здания, характеристики которых приведены в табл. 2. Принципиальные различия альтернативных вариантов состоят в следующем:

В варианте № 2 по сравнению с вариантом № 1 предусмотрено: утепление перекрытия подвала δ_ут = 8 см при λ = 0,05 Вт/(м^.К); применение энергоэффективных окон и балконных дверей с однокамерными стеклопакетами и дополнительным третьим одинарным стеклом с селективным теплоотражающим покрытием, а также расшивка и герметизация вертикальных стыков между панелями, за счет чего должна быть снижена до минимума (n = 0,67 1/ч) кратность воздухообмена.

В варианте № 3 приняты решения проектной организации, обеспечивающие выполнение требований СНиП 11-3-79 по утеплению ограждающих конструкций до уровня этапа 2 (табл. 1, б) предусмотрено применение менее дорогих, чем в варианте № 2, окон и балконных дверей, но позволяющих снизить кратность воздухообмена до n = 1,0 1/ч.

Структура теплового баланса здания по вариантам теплозащиты раскрыта в таблице 3. Как и следовало ожидать, наибольшая доля энерго затрат (38-58%) приходится во всех трех вариантах на подогрев холодного инфильтрующегося воздуха. Доли трансмиссионных теплопотерь через наружные стены и окна оказались практически соизмеримы, кроме варианта №2, в котором повышенные трансмиссионные теплопотери через стены обусловлены снижением доли энерго затрат на подогрев инфильтрующегося воздуха при уменьшении кратности воздухообмена до n = 0,67 1/ч.

Особое внимание следует обратить на то, что снижение кратности воздухообмена с n = 1,0 до 0,67 1/ч оказалось равноценно повышению уровня теплозащиты наружных стен с 1,08 (вар. № 1) до 3,16 (вар. № 3) м² К/Вт. Этот наглядный эквивалент указывает на необоснованность требований СНиП по обязательному повышению до требований этапа 2 уровня теплозащиты наружных стен реставрируемых капитально ремонтируемых зданий.

В нижней строке таблицы 3 приведены удельные энерго затраты здания для сопоставляемых вариантов без учета дополнительных энерго затрат на круглогодичное горячее водоснабжение, доля которых в расходной части энергобаланса здания соизмерима с затратами на отопление (844 МВт ч/год или 116 кВт^.ч/м^2.год). Даже без учета ГВС получена более контрастная картина, чем представленная выше в табл. 1. По удельным энерго затратам варианты № 2 и № 3 при принятых данных оказались практически равноценны, но стоимость варианта без утепления наружных стен должна быть в несколько раз ниже. Кроме того, сомнительно в климатических условиях средней полосы России обеспечить эксплуатационную надежность наружного 16 см слоя дополнительной теплоизоляции с 2 см слоем цементно-песчаной штукатурки.

Результаты проведенного анализа структуры теплового баланса здания позволяют сделать следующие выводы и рекомендации:

· наибольшая доля теплопотерь (50%) в расходной части теплового баланса существующего здания по базисному варианту № 1 вызвана дополнительными энерго затратами на подогрев инфильтрующегося холодного воздуха в основном через окна, притворы дверей и вертикальные стыки панельных наружных стен;

· по варианту № 1 доля трансмиссионных теплопотерь через наружные стены зданий должна составить 21,3%, которая в варианте № 3 при утеплении стен и выполнении требований СНиП по обязательному повышению теплозащиты стен до уровня этапа 2 должна быть снижена лишь на 8,6% при рентабельности инвестиций на утепление стен менее 5% за счет стоимости сбереженной теплоты.

· по альтернативному варианту № 2 без утепления стен, применение энергоэффективных конструкций окон, обеспечивающих при наименьших затратах снижение трансмиссионных теплопотерь и одновременно притока инфильтрующегося воздуха, должно дать в совокупности боле высокий экономический эффект при рентабельности капиталовложений не менее 20%.

· наряду с применением энергоэффективных окон при реконструкции зданий могут быть использованы и другие энергосберегающие технические решения (регулирование и контроль отпуска теплоты, экономное расходование горячей воды, утепление труб в техническом подвале, утепление тамбуров и входных дверей и др.) при обязательном экономическом обосновании их целесообразности в соизмерении со стоимостью сберегаемой тепловой энергии. Недопустимо превращать утепление реконструируемых зданий в самоцель без технико-экономических обоснований эффективности предлагаемых энергосберегающих технических решений;

· требования СНиП 11-3-79* в части обязательного утепления ограждающих конструкций реставрируемых и капитально ремонтируемых зданий должны быть пересмотрены;

· целесообразно дополнительно разработать методические указания по снижению энергопотребления в существующем фонде жилых и гражданских зданий, большинство рекомендаций которых должны быть выполнимы собственными силами квартиросъемщиков и домовладельцев.

II. Методология научных исследований

Основные положения теории познания

Процесс познания как основа любого научного исследования представляет собой сложный диалектический процесс постепенного воспроизведения в сознании… Теория познания представляет собой учение о закономерностях процесса познания… В теории познания издавна существуют два основных направления: материалистическое и идеалистическое. Идеализм…

Методы эмпирического уровня исследования

Эмпирический уровень исследования связан с выполнением экспериментов, наблюдений и поэтому здесь велика роль чувственных форм отражения окружающего… Наблюдение – это целенаправленное и организованное восприятие объекта… Чтобы наблюдение было плодотворным, оно должно удовлетворять ряду требований. Наблюдение должно вестись для…

Методы теоретического уровня исследования

На теоретическом уровне исследования используются такие общенаучные методы, как идеализация, формализация, принятые гипотезы, создание теории. Идеализация – это мысленное создание объектов и условий, которые не существуют… Идеализация достигается многоступенчатым абстрагированием, мысленным переходом к предельному случаю в развитии…

Методы теоретического и эмпирического уровней исследования

На теоретическом и эмпирическом уровнях исследования используется анализ, синтез, индукция, дедукция, аналогия, моделирование и абстрагирование. Анализ – метод познания, заключающийся в мысленном расчленении предмета… Синтез – метод познания, состоящий в мысленном соединении связей отдельных частей сложно явления и познания целого в…

Основные этапы научного исследования

Научные исследования направлены на решение различных научных и практических задач; в теплоэнергетике это чаще всего: исследование рабочих процессов… В общем случае, рассматривая научно-исследовательскую работу, можно выделить… Рассмотрим основные этапы выполнения фундаментальных и прикладных научных исследований, которые имеют общие…

III. Информационные технологии в ТГСиВ

Основные этапы работы с информацией

Определение цели и план работы

Говоря о принятии решений, мы имеем ввиду отнюдь не только решения, принимаемые в высоких инстанциях. Речь идет о решениях, принимаемых на всех… Даже когда цель работы не формулируют в явном виде, некоторое представление о… В некоторых случаях при наличии острой проблемы бывает неясно, каковы должны быть конкретные действия или пути ее…

Сбор информации

Цель поможет определить основные параметры нужной информации: круг вопросов, на которые нужно найти ответы (“широту” требуемой информации), и… Исходя из представления о желаемой информации, следует решить, какими методами… · работа с литературным материалом и составление обзоров;

Оценка источника информации

Прежде всего, среди характеристик источника информации, существенных для его оценки, следует упомянуть достоверность и полноту.Достоверность… Важно, однако, понимать, что один источник может содержать сведения самой… Полнота означает, что источник информации должен отражать все существенные стороны проблемы, значимые факты. При этом…

Некоторые критерии оценки источников информации

Источники информации могут устаревать по мере накопления новых знаний. Поэтому современность источника информации имеет прямое отношение к… Обращаясь к более современным примерам, следует отметить что в ряде недавно… При оценке источника информации целесообразно обратить внимание на то, кем он подготовлен и издан.

Принцип избыточности и принцип разумной достаточности

Это положение справедливо не только при информационной работе, организованной по типу исследования, но и при создании информационных ресурсов. Любой естествоиспытатель знает, что для получения объективной и достоверной… · располагаете сведениями, которые с трудом вписываются в общую картину, или фактами, противоречащими друг другу;

Обработка и систематизация

Содержанием этого этапа, общим практически для всех типов информации, является ее тщательное документирование и (или) систематизация. Систематизация… Этим этапом многие общественные организации пренебрегают, в некоторых случаях… Эффективная систематизация информации особенно важна в случае создания информационных ресурсов открытого доступа,…

Интерпретация

Практическая применимость “голых фактов” существенно ограничена, даже если они абсолютно достоверны и квалифицированно обработаны. Установить смысл, значение собранной информации — фактов, цифр, документов — в… Содержанием интерпретации может быть, в частности, обобщение информации — установление закономерностей на основе…

Информационный отчет

Разумеется, написание такого информационного отчета — дело трудоемкое, требующее определенных ресурсов. Поэтому написание объемных отчетов по…

Представление и распространение информации

Этапы представления информации — подготовки на ее основе конкретных материалов для определенной аудитории и распространения информации, как правило, следуют один за другим. Мы рассматриваем их совместно, поскольку решения, принимаемые на обоих этапах, определяются одними и теми же факторами. Направление письма в государственные органы, написание статьи и публикация ее в газете, подготовка и расклейка листовок, рассылка по электронной почте или рассказ группе местных жителей — все это примеры представления и распространения информации.

Целевые группы

Чтобы сделать процесс подготовки и распространения различных материалов целенаправленным, разумно выделить внутри той аудитории, среди которой вы… 1. Действия, которые могут быть предприняты на основе полученной информации.… 2. Особенности восприятия информации. От этих особенностей, которые мы понимаем здесь довольно широко, зависит то,…

Уровни представления информации

В качестве материала первого уровня может использоваться серьезный информационный отчет, речь о котором шла выше, в разделе, посвященном… Поэтому необходимы информационные материалы другого уровня. Это может быть… И, наконец, третий уровень подготовки материалов — “публицистический”. Здесь форма подачи материала существенно…

Каналы распространения информации

Если аудитория — общественные организации, занимающиеся конкретной проблемой, вам помогут специализированные бюллетени, печатные и электронные.… Из приведенных примеров видны важные характеристики, которые полезно принимать… · размер аудитории;

Обратная связь

Как уже отмечалось, лучше всего механизм обратной связи работает в случае непосредственного общения с аудиторией. Однако важно добиться того же и… Применение результатов информационной работы на практике, те или иные действия…

IV. Обработка результатов научных исследований

Во многих случаях необходимо исследовать случайные, вероятные процессы. Обычно технологические процессы выполняются в условиях непрерывного… Теория вероятностей изучает случайные события и базируется на следующих…  

V. Логистика

Логистика - наука о планировании, контроле и управлении транспортированием, складированием и др. материальными и нематериальными операциями,… На стадии производства - за счет синхронизации процессов; за счет определения… Функции логистики:

Принципы логистики.

2. Гибкость (возможность внесения изменений в график закупки материалов, изменение в сроках поставки). 3. Минимизация объемов запасов. 4. Моделирование движения продукции.

VI. Маркетинговые исследования

Современная экономика характерна взаимодействием трех основных ее субъектов: производителя, потребителя и государства. Каждый из этих участников… В настоящее время большинство компаний в той или иной форме регулярно… Маркетинговый анализ предполагает определение и оценку рынков предприятия и внешней среды маркетинга с целью выявления…

Процесс маркетингового исследования

Цели, задачи и основные понятия маркетинговых исследований.

Маркетинговые исследования представляют собой сбор, обработку и анализ данных с целью уменьшения неопределенности, сопутствующей принятию маркетинговых решений. Исследованиям подвергаются рынок, конкуренты, потребители, цены, внутренний потенциал предприятия. Исследование рынка предполагает выяснение его состояния тенденций развития, что может помочь выявить недостатки сегодняшнего положения на рынке и подсказать возможности и пути его улучшения, но это только часть проблем, определяющих содержание маркетинговых исследований в целом. Все маркетинговые исследования осуществляются с двух позиций: оценка тех или иных маркетинговых параметров для данного момента времени и прогнозирование их значений в будущем. Как правило, прогнозные оценки используются при разработке как целей и стратегий развития организации в целом, так и ее маркетинговой деятельности. Предприятие, которое заказало проведение маркетингового исследования или проводит его самостоятельно, должно получить информацию относительно того, что продавать и кому, а также о том, как продавать и как стимулировать продажи, что имеет решающее значение в условиях конкуренции. Результаты исследования могут предопределить изменение целей деятельности компании.

VII. Экология систем ТГсВ

Государственный экологический контроль. Магнитогорский промышленный район с прилегающими сельскохозяйственными… Накопившиеся за десятилетия экологические проблемы усугубляются проблемами, возникшими в последние годы, в том числе в…

Технологии в энергетике

Каждый человек для обслуживания и реализации технологий в среднем в мире использует в настоящее время 3,2 кВт мощности, получаемой за счет… Весь используемый человеком поток энергии (как и все технологии) направлен на… Подавляющее число технических специалистов и экономистов в основном обеспокоено именно образованием большого…

Загрязнение водных ресурсов.

На состояние водного бассейна существенно влияет энергетика. На ТЭС и АЭС производится около 96% всей потребляемой в мире энергии. Тепловые и… Выполнение в процессе строительства буровзрывных работ, эксплуатация карьеров,… Недостаточный технический уровень эксплуатации строительной техники, отсутствие механизированной или…

Мероприятия по охране атмосферы.

На каждом предприятии и для каждого территориально-промышленного комплекса (ТПК) разрабатывается комплексный план мероприятий по охране атмосферного… Технологические мероприятия. Технологические мероприятия включают в себя:

VIII. Пути решения проблем ТГсВ

Теплозащита зданий и сооружений. В условиях сурового российского климата применение современных… Применение недостаточной, малоэффективной теплоизоляции, либо неправильное ее размещение закономерно приводит к…

Теплоизоляция внешних стен

Следующие схемы утепления - с расположением теплоизоляционного слоя снаружи несущей стены. Они применимы для теплоизоляции вновь возводимых и… Система наружного утепления «мокрого» типа с тонкой штукатуркой состоит из… Несколько отличается от вышеописанной система с толстой штукатуркой – в данном случае утеплитель накалывается на…

Теплоизоляция окон

Наиболее эффективные комплексные методы теплоизоляции зданий и отдельных помещений, минимизирующие теплопотери и предусматривающие создание…

Система вентиляции

Для вентиляции дома можно использовать естественную, принудительную системы или их комбинацию. Естественная вентиляция Существуют две основные схемы вентиляции: с непосредственным смешиванием (традиционное проветривание через форточку…

Теплопотери в тепловых сетях.

Тепловая изоляция предусматривается для линейных участков трубопроводов тепловых сетей, арматуры, фланцевых соединений, компенсаторов и опор труб… Для изоляции арматуры, сальниковых компенсаторов и фланцевых соединений… В качестве теплоизоляционного слоя в этих конструкциях наибольшее применение в практике находят теплоизоляционные…

Библиографический список

1. «Основы научных исследований» Н.А. Дикий, А.А. Халатов, Киев: - 1985 год.

2. «Снижение теплопотерь в зданиях», Я. Ржеганек, А. Яноуш, М.: 1988 год.

3. «Наладка систем теплоснабжения, водоснабжения и канализации», В.К. Варварин, А.В. Швырев, М.: 1990 год.

4. «Энергосбережение в системах вентиляции, теплоснабжения и кондиционирования воздуха», Н.А. Хаустова, М.: 1990 год.

5. «Основы теплогазоснабжения и вентиляции», С.А. Голяк, Г.А. Павлова, А.В. Вачаев, Магнитогорск, 2004 год.

6. Журнал «АВОК» 5/2005 год.