Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Отечественный и зарубежный опыт проектирования и строительства энергоэффективных жилых зданий. выбор и обоснование направлений исследований 11
1.1 Норматпвная основа энергосбережения 11
1.2. Основы комплексного подхода при проектировании и строительстве энергоэффективных зданий 18
1.3. Влияние объемно-планировочных и конструктивных решений на энергоэффективность зданий 33
1.4. Инженерные системы и оборудование энергоэффективных зданий... 38
1.5. Выводы, цель и задачи исследований 42
ГЛАВА 2. Выбор оптимальных объемно-планировочных и конструктивных решений энергоэффективного жилого здания 45
2.1. Обоснование объемно-планировочных решений энергоэффективных зданий 45
2.2. Расчет и анализ эксплуатационных затрат, выбор серии жилых домов для реализации проекта энергоэффективного жилого дома 49
2.3. Анализ и выбор конструктивных решений и теплотехнических характеристик ограждающих конструкций серии 111/МО 60
2.4. Выбор конструкции окон и балконных дверей для энергоэффективного дома 63
2.5. Корректировка типовых домов серии 111-355 /МО для реализации проекта «Энергоэффективный жилой дом» 67
2.6. Выводы по главе 73
ГЛАВА 3. Выбор оптимальных технических решений инженерных систем энергоэффективных жилых зданий 76
3.1. Система теплоснабжения 76
3.2. Выбор вида труб для устройства внутренних инженерных систем ... 80
3.2. Система отопления 86
3.3. Система горячего водоснабжения 91
3.4. Система вентиляции и использования тепла вытяжного воздуха 96
3.5. Принципиальные решения по работе узлов и автоматизации
инженерных систем 110
3.6. Выводы по главе 120
ГЛАВА 4. Результаты опытно-экспериментальной проверки энергосберегающих мероприятий. технико-экономическая оценка 122
4.1. Фактические теплозащитные свойства ограждающих конструкций жилого дома в мкр. 122
4.2. Результаты натурных экспериментальных исследований теплового режима жилого дома в мкр. Никулино-2 г. Москвы 132
4.3. Технико-экономическая оценка результатов исследований 142
4.4. Систематизация оптимальных конструктивных решений оболочки здания и инженерных систем для энергоэффективных зданий 143
Заключение 144
Список использованной литературы
- Основы комплексного подхода при проектировании и строительстве энергоэффективных зданий
- Расчет и анализ эксплуатационных затрат, выбор серии жилых домов для реализации проекта энергоэффективного жилого дома
- Выбор вида труб для устройства внутренних инженерных систем
- Результаты натурных экспериментальных исследований теплового режима жилого дома в мкр. Никулино-2 г. Москвы
Введение к работе
Актуальность темы диссертации. Эффективность использования энергии является своего рода индикатором научно-технического и экономического потенциала общества, позволяющим оценивать уровень его развития. Сопоставление показателей энергоэффективности экономики России с развитыми странами показывает, что удельная энергоемкость нашего валового внутреннего продукта (ВВП) в несколько раз выше, чем в развитых странах. Так, уровень энергопотребления в расчете на единицу сопоставимого ВВП России примерно в 4 раза выше, чем в США - стране с высокой энерговооруженностью материального производства, сферы услуг и быта. Уровень потребления электроэнергии в расчете на единицу сопоставимого ВВП в России выше, чем в США в 2,5 раза, Германии и Японии в 3,6 раза. Все это свидетельствует о значительных резервах экономии энергоресурсов в России, масштабы которых можно оценить примерно в 40-50% от уровня потребляемых топлива и энергии.
Сложное положение экономики России, в котором оказалась и отечественная энергетика, в ближайшем будущем может привести к глубочайшему энергетическому кризису, который сведет на нет все усилия по реформированию экономики, остановит намечающиеся тенденции в оживлении промышленности. По оценкам российских специалистов для сохранения энергетического потенциала России хотя бы на уровне середины 90-х годов необходим ввод 7 млн кВт электрических мощностей в год, что потребует более 50 млрд. долларов инвестиций до 2010 года.
Столь же неблагоприятная картина сложилась, в частности, н в теплоснабжении. Построенные в средней полосе России здания имеют высокие показатели расхода тепла в отопительный период: многоквартирные - 350...600 кВтхч/(м2хгод), одноквартирные - 600...800 кВтхч/(м2хгод)., в то время как в странах с аналогичным климатом, например Швеции и Финляндии - 135 кВтхч/(м хгод). Удельное потребление воды из городского водопровода составляет 250, л и более на человека в сутки, а с учетом потребностей хозяйства и промышленности - 500 л, в том числе потребление горячей воды населением при централизованном горячем водоснабжении - 150...200 л в сутки на человека, в то время как в странах Западной Европы - в 3 раза меньше (50...70 л). При этом
следует отметить, что суммарный потенциал энергосбережения в России по состоянию на 2005 год оценивался в 500 млн т.у.т. или около 40% всего потребления энергетических ресурсов. Как показывает практика «сквозного» аудита, более 30% потенциала экономии энергии сосредоточено в системах инженерного оборудования, до 70% экономии энергии может быть получено непосредственно в зданиях и сооружениях.
Целенаправленная реализация программ энергоресурсосбережения позволила бы при существенно меньших, чем для ввода новых энергетических мощностей, капитальных затратах, уменьшить дефицит энергии и создать благоприятные условия для решения проблемы в топливно-энергетическом комплексе. По данным РАО «ЕЭС России» реализации даже 1/5 потенциала электро- и теплосбережения у потребителей снизит потребность в новых мощностях на 5-6 %.
Располагаемый потенциал энергосбережения во многом обусловлен типовыми техническими решениями, применявшимися при проектировании систем энергопотребления и энергоснабжения в 50-70-е годы XX столетия. Существующая практика нерационального расходования топливно-энергетических ресурсов во многом определяется сложившейся ранее системой приоритетов, при которой рациональное расходование энергоресурсов не оказывало существенного влияния на экономические показатели.
Изменение ценовой политики, переход экономики на рыночные отношения, привели к значительному увеличению доли энергоресурсов в себестоимости продукции из-за возросшего дефицита топливно-энергетических ресурсов и устойчивой тенденции возрастания их стоимости.
Основными недостатками в теплоснабжении в целом но стране являются:
большие непроизводственные потери (по данным Академии наук эта цифра составляет 150 млн. тонн у.т. из 700 млн. тонн у.т., расходуемого на теплоснабжение);
низкая надежность систем теплоснабжения;
работа в условиях дефицита тепловой мощности;
6 не выдерживаются условия теплового комфорта (зимой холодно, в переходный период перетопы, концевые потребители получают теплоноситель нерасчетных параметров, в одном здании разброс по температуре составляет 10-15 С);
В связи с вышеизложенным, работы, направленные на снижение энергопотребления существующих зданий и сооружений и использование нетрадиционных источников энергии, представляются актуальными и имеющими большую научно-техническую и практическую значимость.
Цель и задачи работы. Целью настоящей работы является обоснование и выбор на основе комплексных исследований оптимальных объемно-планировочных и конструктивных решений, а также инженерных систем и оборудования для энергоэффективных жилых зданий.
Достижение поставленной цели определило постановку следующих задач:
обосновать выбор типа здания массового строительства в г. Москве как базу для создания энергоэффективного жилого дома;
обосновать применительно к выбранному типу здания объемно-планировочные и конструктивные решения, способствующие повышению энергоэффективности, качества функционирования и экономичности;
провести обоснования и исследования комплекса технических систем, способствующих реализации энергосберегающих технологий в экспериментальном доме;
провести экспериментальные исследования эффективности принятых при проектировании решений и технико-экономическую оценку полученных результатов;
систематизировать оптимальные энергосберегающие мероприятия для их внедрения в практику массового строительства.
Научная новизна работы заключается в следующем:
теоретически обоснована и экспериментально подтверждена
возможность и целесообразность создания энергоэффективного
жилого дома на базе домов серии 111/МО, принятых к массовому
строительству в г. Москве;
б'
обоснованы объемно-планировочные и конструктивные решения
энергоэффективного жилого дома, выбраны наиболее рациональные
из условия энергосбережения;
обоснованы технические решения инженерных систем и применяемого оборудования для их устройства;
выбранные технические решения проверены при проектировании, строительстве и эксплуатации экспериментального жилого дома в микрорайоне Никулино-2 г. Москвы, подтверждена их энергоэффективность, выполнена технико-экономическая оценка полученных результатов.
систематизированы оптимальные энергосберегающие мероприятия и технические решения для их применения при проектировании и строительстве жилых зданий с пониженным энергопотреблением в период их эксплуатации.
На защиту выносятся:
результаты обоснования объемно-иланировочных и конструктивных решений энергоэффективного жилого дома;
результаты обоснования технических решений инженерных систем и применяемого оборудования для их устройства;
результаты экспериментальной проверки разработанных технических решений в процессе эксплуатации энергоэффективного жилого дома в микрорайоне Никулино-2 г. Москвы и технико-экономической оценки фактических показателей его энергопотребления;
результаты систематизации оптимальных энергосберегающих мероприятий и технических решений для применения при проектировании и строительстве зданий с пониженным энергопотреблением в период их эксплуатации.
Объект исследования. Объектом исследования является
энергопотребление жилых зданий в процессе эксплуатации.
Предмет исследования. Предметом исследования являются объемно-планировочные и конструктивные решения зданий, а также технические решения
/
инженерных систем и применяемого оборудования для их устройства, способствующие снижению энергопотребления в период их эксплуатации.
Теоретические и методологические основы исследований. Теоретическими и методологическими основами исследований являются достижения отечественной и зарубежной науки в области энергосбережения.
Научно-техническая и практическая ценность работы заключается в обосновании и выборе оптимальных энергосберегающих мероприятий и технических решений для жилых домов, рекомендуемых к массовой застройке.
Достоверность результатов. Достоверность и обоснованность полученных результатов, основных положений и выводов диссертации подтверждается сходимостью результатов теоретических исследований с экспериментальными данными энергопотребления жилого дома в мкр. Никулино-2 г. Москвы в процессе его эксплуатации, согласованностью полученных результатов с данными отечественных и зарубежных исследователей.
Апробация работы. Результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на:
заседаниях секции Научно-технического совета строительно-квартирных органов МО РФ;
заседаниях Научно-технического Совета Комплекса архитектуры, строительства, развития и реконструкции города Москвы;
Ученом Совете 26 Центрального научно-исследовательского института МО РФ;
заседании кафедры «Здания и сооружения на транспорте» Российского государственного открытого технического университета путей сообщения.
Реализация научных результатов диссертации. Результаты
экспериментально-теоретических исследований диссертационной работы
реализованы при проектировании и строительстве энергоэффективного жилого дома, построенного в 2001 г. по адресу: г. Москва, микрорайон Никулино-2, ул. академика Анохина, д.62.
9 Публикации. По теме диссертации опубликовано 16 работ, в том числе:
Аверьянов В.К., Зарецкий Р.Ю., Подолян Л.А.. Тютюнников А.И. Энергоэффективный дом // Информационный бюллетень «Теплоэнергетические технологии». 2002., №3. С.15-19.
Иванов Г.С., Подолян Л.А. Энергосбережение в зданиях //Энергия: экономика, техника, экология». 1999. №12. С.25-32.
Подолян Л.А. Системы теплопотребления с тепловыми пунктами и компенсационно-блочным методом регулирования// Материалы научно-технической конференции «Эффективные методы проектирования, строительства и эксплуатации систем теплоснабжения», г. Ленинград. 6-8 декабря 1990 г.
Крицкий Г.К., Подолян Л.А., Тарабрин A.M. Система теплоснабжения с автоматизированным программным отпуском теплоты// Материалы научно-технической конференции «Эффективные методы проектирования, строительства и эксплуатации систем теплоснабжения», г. Ленинград. 6-8 декабря 1990 г.
Андреев Е.И., Агафонов А.Н., Подолян Л.А. и др. Справочник военного инженера-энергетика// Под общей редакцией Булата В.А. М., МО РФ, 2000.
Иванов Г.С., Подолян Л.А. Энергосбережение в зданиях// «Новости теплоснабжения». 2001. №7. С.8-13.
Аверьянов В.К., Андреичев СВ., Артемов А.П., Подолян Л.А. и др. Руководство по экономии топливно-энергетических ресурсов, расходуемых в Вооруженных Силах Российской Федерации на коммунально-бытовые нужды// М., МО РФ, 2004.
Аверьянов В.К., Подолян Л.А. Авторское свидетельство №1721404 «Конвектор». Приоритет от 17.07.1989 г.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка используемой литературы, включающего 97 наименований и 2 приложений. Работа изложена на 156 страницах, включая 38 рисунков, 22 таблицы и 99 листов машинописного текста.
Автор выражает благодарность ОАО «ИНСОЛАР-ИНВЕСТ» как головной
организации по инновационному инженерному оборудованию
энергоэффективного жилого дома в мкр. Никулино-2 г. Москвы, руководителю проекта доктору технических наук Аистову В.Ф., а также профессору Аверьянову В.К. и доценту Тютюнникову А.И. (ВИТУ).
Основы комплексного подхода при проектировании и строительстве энергоэффективных зданий
Вопросам создания энергоэффективных здании посвящены работы Аверьянова В.К., Богословского В.Н, Богуславского Л.Д., Бутовского И.Н., Васильева ГЛ., Гагарина В.Г., Дмитриева А.Н., Иванова Г.С., Лыкова А.В., Матросова Ю.А., Могутова А.Л., Табунщикова Ю.А., Тютюнникова А.И., Фокина К.Ф., Чистовича С.А. и других /4-6, 8, 10, 14, 15, 18, 19, 22-29, 35-38, 40-42, 44, 45, 50, 52, 53, 55-58, 65, 71-75, 83-85, 93-96/. В соответствии с /85/, «энергоэффективное здание включает в себя совокупность архитектурных и инженерных решений, наилучшим образом отвечающих целям минимизации расходования энергии на обеспечение микроклимата в помещениях здания. Энергоэкономичное здание включает в себя отдельные решения или систему решений, направленных на снижение расхода энергии на обеспечение микроклимата в помещениях здания».
Задача проектирования энергоэффективного здания /85/ связана с выбором альтернативы и требует анализа сложной информации различной физической природы /4, 22, 70, 84, 85, 90, 92. 93/.
Оптимизационная задача для энергоэффективного здания имеет следующее содержание /85/: «определить показатели архитектурных и инженерных решений здания, обеспечивающга минимгаацию расхода энергии на создание требуемого микроклимата в помещениях здания» при наложенных (технических, экономических или энергетических) ограничениях.
Существующие достижения науки и техники позволяют создать здание с «нулевым» теплопотреблением, компенсация теплопотерь в котором при повышенном уровне теплозащиты осуществляется за счет утилизации тепловыделений, а также за счет энергоактивных элементов здания (гелиоприемники, теплоаккумуляторы и др.). Здания подобного типа, с целью демонстрации технических возможностей, в принципе существуют, однако их массовое строительство, по всей видимости, нецелесообразно из-за высоких стоимостных показателей.
При проектировании жилых зданий массовой застройки обычно, кроме экономических ограничений, накладываются требования технологичности возведения и простоты обслуживания. При этом, с целью выявления наиболее эффективных энергосберегающих мероприятий, в соответствии с методологией системного анализа, модель теплового режима здания как единой теплоэнергетической системы /85/ представляется в виде отдельных взаимосвязанных моделей. В этом случае можно записать: где Tj - показатель теплоэнергетической эффективности і-го энергосберегающего мероприятия, Т j = /с\ \ здесь Q i - расход энергии при внедрении энергосберегающего мероприятия; Qnpi - базовый расход для і-го процесса.
Для несвязанных технических систем здания (горячее водоснабжение, система отопления, электроснабжение) выражение (1.3) не приемлемо, и общий эффект энергосбережения всех систем определяется суммированием.
Обеспечение теплового режима зданий предполагает гарантированное поддержание заданных тепловых условий или, другими словами, достаточно высокую обеспеченность заданных условий. Эти условия должны быть выдержаны при различных эксплуатационных ситуациях, оказывающих существенное влияние на формирование тепловых условий. Так как многие из них (внешнеклиматические и технологические тепловые нагрузки, режим отопления и др.) обусловлены действием случайных факторов, то разработка мер по обеспечению заданных тепловых условий связана с рассмотрением и учетом возможных ситуаций, как случайных событий. Обеспеченность таких условий непосредственно зависит от степени вероятности событий, учитываемых при обосновании и разработке соответствующих мер.
Сформулированные понятия «обеспечение теплового режима здания» н «обеспеченность заданных тепловых условий», однозначны и характеризуют соответственно совокупность разрабатываемых мероприятий по поддержанию заданных тепловых условий и критериев оценки их эффективности.
Многообразие и изменчивость факторов и процессов, определяющих тепловой режим здания, требуют рассмотрения и изучения этого сложного явления с позиции системного подхода. Внешний климат, теплофизические свойства ограждающих конструкций здания, тсплоиперционные свойства нагревательного прибора, режим подачи тепловой энергии на отопление, реакция человека на тепловые условия, бытовые источники теплопоступлений и так далее - неполный перечень факторов различной природы, обуславливающих тепловой режим здания. Взаимосвязанная совокупность этих факторов, рассматриваемая с позиции системного анализа, представляет сложную управляемую систему.
Современное жилое здание должно защищать от атмосферных осадков и ветра, холода н жары, сквозняков н духоты, сырости и сухости воздуха, которым мы дышим, местного нагрева прямыми тепловыми лучами, уличного шума и скверных запахов, воздействия многих других малозаметных факторов, как например, повышенная радиация, вибрация и утрата связи с собственной природной средой обитания. На техническом языке все перечисленное попадает под санитарно-гигиенические требования, условия комфортности микроклимата и экологической безопасности, которые необходимо выполнять при осуществлении любых мероприятий по решению проблемы энергосбережения в зданиях.
Здоровье и работоспособность человека в значительной степени определяются условиями микроклимата и воздушной среды в жилых и общественных зданиях. Внутренняя среда закрытых помещений нередко даже в настоящее время рассматривается как совокупность всего четырех факторов, влияющих на тепловое состояние человека; это температура воздуха, его влажность и скорость движения, температура внутренних поверхностей ограждений.
Расчет и анализ эксплуатационных затрат, выбор серии жилых домов для реализации проекта энергоэффективного жилого дома
Для проверки и практической апробации технических решений, направленных на эффективное использование энергоресурсов, в рамках «Долгосрочной программы энергосбережения в г. Москве», утвержденной совместным постановлением Правительства Москвы и Миннауки РФ № 36-РП-6 от 15 января 1998 г. было принято решение о реализации силами Минобороны совместно с заинтересованными организациями проекта «Энергоэффективный жилой дом в микрорайоне Пикулино-2 г. Москвы». В качестве базовых вариантов для строительства такого дома рассматривались проекты типового жилого 17-этажного трсхсекционного дома серии П44-1/17, принятого к производству и строительству на ДСК-1 г. Москвы и проекта четырехсекционного 17-этажного экспериментального дома серии 111/МО1, характеризующихся технико-экономическими показателями, представленными в табл. 2.1.
Задачей настоящего этапа исследований явился сравнительный анализ расчетных эксплуатационных затрат жилых домов, рекомендованных к массовой застройке в г. Москве, выбор серии для реализации проекта экспериментального энергоэффективного жилого дома и обоснование требований к конструктивным элементам здания. В сравнительном анализе рассмотрены следующие варианты теплозащиты: 1. При минимально допустимом сопротивлении теплопередаче ограждающих конструкций по формуле /1/ СНиП П-3-79 и при кратности воздухообмена п=1,5 объема в час. 2. Промежуточный вариант до введения МГСН при п= 1,5 1/ч . 3. При сопротивлении теплопередаче но МГСН, этап 1 при п=1,5 1/ч. 4. При сопротивлении теплопередаче по МГСН, этап 2 при п=1,5 1/ч. 5. При сопротивлении теплопередаче по МГСН, этан 2 при п=1,0 1/ч. 6. При сопротивлении теплопередаче Ro=3,5 (м2х С) /Вт и п=1,5 1/ч. 7. При сопротивлении теплопередаче Ro=3,5 (м2хС)/Вт- и п=1,0 1/ч. 8. При оптимальном экономически обоснованном сопротивлении теплопередаче.
Анализ полученных результатов позволил установить следующее: наибольшие затраты тепловой энергии (60-70% от общих энергозатрат за отопительный период) связаны с нагреванием инфильтрующегося холодного воздуха при указанной выше кратности воздухообмена в объеме здания; повышение теплозащиты оболочки здания с существующего уровня (вариант № 3) до уровня этапа 2 по СНиП 11-3-79 и проекта изменений МГСН (вариант № 4) должно привести к снижению теплопотерь всего на 3%; при использовании энергоэффективных конструкций окон повышенной герметичности (вариант № 5), позволяющих уменьшить количество инфильтрующегося воздуха до минимально допустимой кратности воздухообмена (п=1 объем/ч), энергозатраты на отопление здания должны быть снижены по отношению к существующему варианту на 16% при том же уровне теплозащиты окон; возможно дальнейшее снижение теплоиотерь за счет применения новых конструкций окон с теплоотражающими покрытиями и пленками, что в несколько раз дешевле и эффективнее предлагаемого в изменениях МГСН повышения теплозащиты наружных стен и перекрытий; оставшийся резерв по снижению уровня энергопотребления эксплуатируемого здания при минимально допустимой кратности воздухообмена (около 50% от всех потерь) может быть реализован при рекуперации вентиляционных выбросов через тепловые насосы.
Отсюда следует однозначный вывод о нецелесообразности повышения уровня теплозащиты несветонрозрачной части оболочки здания, если герметизация и повышение теплозащиты окон должны дать гораздо больший эффект при меньших капиталовложениях.
Задачей настоящего этапа исследований явилось проведение сравнительного технико-экономического анализа жилых домов серии 111/МО и выбор завода изготовителя для реализации проекта «Энергоэффективный жилой дом в микрорайоне Никулино-2 г. Москвы». Жилые дома серии 111/МО запроектированы для выпуска 198 (г. Можайск), 355 (г. Москва) и 480 (г. Алексин) комбинатами железобетонных изделий. Сравнительные характеристики наружных стеновых панелей представлены в табл.2.5.
Для определения фактических теплозащитных свойств наружных стеновых панелей проведены экспериментальные исследования по определению фактического коэффициента сопротивления теплопередаче материалов слоев, а также выполнены теплотехнические расчеты для определения приведенного сопротивления теплопередаче как отдельных стеновых панелей, так и блок-секций здания в целом.
При этом коэффициенты теплотехнической неоднородности определялись с учетом влияния на теплопередачу следующих конструктивных элементов: вида и конструкции связей; оконных и дверных откосов; горизонтальных и вертикальных стыков панелей; стыков над чердачным покрытием и перекрытием над подвалом.
Выбор вида труб для устройства внутренних инженерных систем
С 1997 года в СНиП 2.04.01-85 внесены изменения: «следует применять пластмассовые трубы и фасонные изделия из полиэтилена, металлополимерные трубы и т.д.» и только «допускается применение медных, бронзовых». В настоящее время в нашей стране появилось достаточное количество фирм, занимающихся продажей полимерных труб, различных комплектующих и инструментов для работы с ними. Растет количество систем водоснабжения и отопления с применением различных материалов и технологий. Разнообразны характеристики труб, их назначение, метод их сборки. Каждая система обладает нетолько собственными особенностями, «изюминками», но и «подводными камнями».
Гибкие металлополимерные трубы PEX-AL-PEX (полиэтилен - алюминий-полиэтилен) - наиболее экономичное современное решение для систем тепло- и водоснабжения. Металлоиолимерная труба - многослойная. Это алюминиевая труба (полоса, сваренная ультразвуком «внахлест»), покрытая с обеих сторон полиэтиленом высокой плотности.
Такая конструкция удачно сочетает в себе достоинства металлических и полимерных труб и избавлена от недостатков тех и других. Свойства труб обеспечивают возможность применения их в системах водо- и теплоснабжения, рабочая температура 60С и 95С, давление - 10 и 6 атм. Срок службы (при непрерывной работе в указанных режимах) не менее 50 лет. Трубы экологически чистые, химически нейтральные - поиеречносшитый полиэтилен является одним из самых инертных полимеров. Отсутствуют процессы коррозии. В трубах не накапливаются отложения - благодаря шероховатости 0,003-0,005 мм (примерно в 100 раз меньшей, чем у новых стальных труб). В совокупности с химической инертностью, это позволяет использовать трубы на воде любого качества (в т.ч. богатой минеральными и химическими добавками). Трубы PEX-AL-PEX кислородонепроницаемы. Соединяются трубы более просто и быстро в сравнении с другими системами (сталью, медью, полипропиленом, иоливинилхлоридом). Немаловажным фактом является дешевизна, компактность и простота монтажного инструмента, позволяющая оснащать им большое количество технических бригад в любом регионе.
Трубы и фитинги имеют сертификат Госстандарта России, гигиенический сертификат, признаны Независимым Центром пожарных испытаний, прошли испытание на токсичность.
Принципиальное отличие полимерных труб от традиционных металлических -отсутствие процессов окисления. Это справедливо для всех полимерных труб, и за счет этого фактора представители различных фирм декларируют исключительно долгий срок эксплуатации своих систем. Обычно в рекламе того или иного материала фирма гарантирует минимум 50 лет службы трубы. Это справедливо для тех случаев, когда трубы работают в штатном режиме (температура транспортируемой жидкости и давление находятся в допустимых диапазонах, внешняя среда не оказывает вредного влияния на материал трубы). При несоблюдении этих условий срок службы труб резко снижается. Трубы с допустимой температурой 70С в сети отопления или горячего водоснабжения с температурой 90-95С прослужат всего 7-10 лет.
Отличие систем по диапазоігу рабочих температур определяется материалом и технологией изготовления трубы. В настоящее время в России можно встретить трубы из следующих материалов: полипропилен РР (PPR, PPRC), полиэтилен РЕ, РЕНД, PELB, высокотемпературный полиэтилен VPE, полибутилен РВ, многослойные трубы PEX-AL-PEX (полиэтилен-алюминий-полиэтилен), поливинилхлорид PVC.
Температурный диапазон материалов приведен на 3.3. Как видно из диаграммы диапазоном температур, необходимым для системы отопления (95С и 6 бар) обладают многослойные металл-полимерные трубы PEX-AL-PEX и полиэтиленовые трубы VPE. Именно эти материалы способны работать 50 лет при указанной рабочей температуре. Касательно труб VPE необходимо отметить, что температурный режим в 95С необходим только для систем отопления, а к трубам, применяемым в таких системах предъявляются дополнительные требования по кислородонепроницаемости.
Зашита от проникновения кислорода выполняется различными средствами. В последнее время появились полимерные гибкие трубы с наружным кислородонепроницаемым покрытием. Однако наружное герметичное покрытие достаточно тонко, и свойство противостоять диффузии кислорода теряется при обычных небольших механических повреждениях (царапины, трение о кирпич т.д.), неизбежных при монтаже и последующих строительных работах. Герметичность металлополимерной трубы обеспечивается слоем алюминия, который находится внутри слоев полиэтилена. Повредить такой слой случайно практически невозможно - нанесение царапин на внешний полиэтиленовый слой не приводит к нарушению алюминиевого слоя. К «запрещенным» технологиям можно отнести поливинилхлоридные системы по причине их крайней опасности при пожаре. При горении эти материалы выделяют диоксиды, смертельно опасные для человека даже в маленьких количествах. На сегодняшний день применение этих труб во всем мире рекомендовано для подземных трубопроводов большого диаметра (холодная вода) и подземной канализации.
Результаты натурных экспериментальных исследований теплового режима жилого дома в мкр. Никулино-2 г. Москвы
Натурные экспериментальные исследования по оценке теплового режима энергоэффективного жилого дома проводились в отопительный сезон 2001/2002 г.г. на заселенном жилом доме.
При проведении исследований системы отопления, горячего и холодного водоснабжения дома были оснащены тепловыми счетчиками, расходомерами и датчиками измерения температуры. Датчики были подключены к автоматическим регистрирующим устройствам Smart Logger SR фирмы ACR Systems. Потребление электроэнергии оценивалось по общедомовым и квартирным электросчетчикам.
Измерение температуры и влажности наружного воздуха и внутреннего воздуха в квартирах дома также осуществлялось автоматическими регистрирующими устройствами Smart Logger SR фирмы ACR Systems, установленными на крыше дома и в 10-ти квартирах - представителях.
Измерительная компания была начата 30.11.2001г. и, по мере монтажа измерительного оборудования, количество записываемых каналов информации увеличивалось. В полном обьеме информация стала поступать с 27.12.2001 г. Измерения проводились до 17.05.2000г., после чего датчики и регистрирующие устройства были демонтированы.
Все устройства Smart Logger были запрограммированы на непрерывное проведение измерений с ежечасной записью данных во внутреннюю память устройства. С устройств Smart Logger, установленных на крыше и в подвале дома, данные снимались еженедельно, с устройств, установленных в квартирах-ежемесячно. При каждом измерении данные снимались за весь период от начала эксперимента до момента измерений, так что более поздние файлы включали в себя всю информацию, содержащуюся в более ранних.
На рис. 4.5 представлен ход температур внутреннего воздуха в квартирах представителях за весь период измерений, на рис. 4.6 - ход температур наружного воздуха, внутреннего воздуха в квартирах - представителях и температура теплоносителя в системе отопления, на рис. 4.7 - расчетные и фактически наблюдаемые температуры теплоносителя в подающем трубопроводе системы отопления, на рис. 4.8 - температуры горячей воды в двухзоннои системе горячего водоснабжения отопления исследуемого базового жилого дома.
Полученные и обработанные экспериментальные данные об изменении температур и относительной влажности внутреннего воздуха в квартирах-представителях исследуемого жилого дома серии 111/МО показали, что на протяжении всего эксперимента температура и относительная влажность внутреннего воздуха в квартирах- представителях в основном находились в допустимых пределах: температура внутреннего воздуха в квартирах - представителях в 89,7% случаев находились выше 18С, а в 55,2% случаев находились в интервале от 18до22С; относительная влажность внутреннего воздуха в квартирах-представителях ни разу не превысила допустимого значения в 65%. В 73,9% наблюдаемых случаев относительная влажность находилась ниже 30%, а в 26,1% случаев в комфортном интервале 30-65%; в 52,3% наблюдений температура теплоносителя в подающем трубопроводе была ниже 55С, что свидетельствует о возможности и перспективности интеграции тепловых насосов в существующие системы отопления жилых зданий; температура горячей воды в 1-ой зоне системы ГВС превышала 60С в 50% наблюдений, а во 2-ой зоне - в 1% наблюдений.
В табл. 4.6 представлено сравнение некоторых проектных и экспериментально полученных фактических показателей энергоэффективности исследуемого жилого дома, на рис. 4.9 - экспериментально полученная структура годовых затрат энергии на его эксплуатацию.
Результаты проекта «Энергоэффективный экспериментальный жилой дом в мкр. Никулино-2» сведены в таблицу 4.7 и представлены в виде сравнения некоторых проектных и экспериментально полученных фактических показателей основных разделов энергетических паспортов базового жилого дома и построенного энергоэффективного.
Результаты расчетов эффективности технических решений и мероприятий по энергосбережению, реализованных при проектировании и строительстве энергоэффективного жилого дома в мкр. Никулино-2 г. Москвы, представлены в таблице 4.8.
Анализ представленных данных показывает, что повышение теплозащиты стен и окон снижает расчетный тепловой поток и годовые теплопотери на 20%, при этом больший эффект достигается за счет применения окон с сопротивлением теплопередаче более 0,55 м2хК/Вт и сниженной воздухопроницаемостью.
Внедрение других технических решений дает экономию тепла около 30%. Здесь больший эффект достигается за счет утилизации тепла вытяжного воздуха с помощью тепловых насосов на горячее водоснабжение (28% по теплу и 19% с учетом расхода электроэнергии) при частичном замещении тепловой нагрузки.
Такие мероприятия как остекление лоджий и балконов, а так же оборудование здания средствами учета и регулирования дает экономию каждое до 4%.
Суммарное снижение теплопотребления от всех рекомендуемых мероприятий составляет 51%, при этом удельные показатели снижаются со 143 до 64 Вт/м2 по расчетному тепловому потоку и с 340 до 160 кВт ч/ м2хгод - по годовому расходу тепла.
Внедрение в перспективе дополнительных технических решений и мероприятий (вариант 2) позволит еще снизить выше указанные показатели довести их до 47 Вт/м2 и 109 кВт ч/м2хгод, что составляет 32% теплопотребления базовой секции.