Актуальность энергосбережения в РФ на современном этапе

 

-использование солнечной  энергии, которое осуществляется  за счет специальных солнечных  батарей и коллекторов, которые  монтируются в кровлю домов  или устанавливаются прямо на  крыше, а также солнечными и  фотоэлектрическими электростанциями;

-строительство современных  гидроэлектростанций, в которых  энергия текущих рек преобразуется  в электроэнергию;

-применение биотоплива, которое получают из отходов древесины, производственных и бытовых отходов, высокоурожайных растений.

В будущем, по прогнозам специалистов, большую популярность приобретут энергосберегающие дома, в которых комфортная температура поддерживается зимой без применения систем отопления, а летом — без систем кондиционирования. Первые такие дома уже появились в некоторых городах России.

 

В условиях все более возрастающего дефицита основных энергоресурсов, повышающейся стоимости их добычи и современных экологических проблем внедрение энергосберегающих инновационных технологий является необходимым условием успешного развития экономики и сохранения окружающей среды. Также технологии энергосбережения решают многие проблемы в сфере ЖКХ и повышают эффективность производства.

 

5.Тепловая защита здания. Тепловая изоляция.

 

Согласно нормам тепловой защиты зданий установлены три показателя тепловой защиты здания:

а) приведенное сопротивление теплопередаче отдельных элементов ограждающих конструкций здания;

Внешние ограждающие конструкции отапливаемых жилых, производственных и общественных зданий должны не только удовлетворять требованиям прочности, устойчивости, огнестойкости, долговечности, экономичности и современного дизайна, но и иметь соответствующие теплотехнические показатели. Выбор ограждающих конструкций следует производить в зависимости от физических свойств материала, конструктивного решения, температурно-влажностного режима воздуха в здании, климатологических данных района строительства, а также от норм сопротивления теплопередаче, воздухо- и паропроницанию. Для уменьшения колебаний температуры воздуха в помещениях наружные ограждения должны обладать необходимой тепловой устойчивостью.

Для уменьшения потерь теплоты в зимний период и поступления теплоты в летний период при проектировании зданий и сооружений нужно предусматривать: решения, обеспечивающие наименьшую площадь ограждающих конструкций; солнцезащиту световых проемов; рациональное применение эффективных теплоизоляционных материалов; уплотнение притворов и фальцев в заполнениях проемов и сопряжений элементов в наружных стенах и покрытиях.

b) санитарно-гигиенический  показатель, включающий температурный  перепад между температурами  внутреннего воздуха и на поверхности  ограждающих конструкций и температуру  на внутренней поверхности выше  температуры точки росы;

Большое влияние на человека оказывает микроклимат производственных помещений. Он определяется действующим на организм человека сочетанием температуры, влажности и скорости движения воздуха, а также температуры окружающих поверхностей.

Параметры воздуха в помещениях необходимо обеспечивать с учетом расчетных параметров наружного воздуха. Постоянную температуру тела организм человека поддерживает благодаря свойству терморегуляции, т.е. способности регулировать отдачу теплоты в окружающую среду. Организм отдает теплоту путем излучения (45 %), конвекции (30 %) и испарения (20 %). Примерно 5 % теплоты расходуется на нагрев пищи и вдыхаемого воздуха.

Теплообмен организма зависит от его физического напряжения, окружающих условий и избыточной теплоты, выделяемой в ходе технологических процессов. Источниками тепловых излучений являются наружные стенки нагретого оборудования, горячие трубопроводы, электрические провода и кабели, электрические машины и аппараты, расплавленные и раскаленные металлы и др. Повышение температуры воздуха сверх оптимального значения нарушает терморегуляцию организма; тело человека уже не отдает теплоту, а, наоборот, нагревается. Температура тела вначале медленно, а затем все быстрее нарастает, человек ощущает слабость. С усиленным выделением пота организм человека теряет воду и соли, затрудняется работа кровеносной системы. Такой перегрев может быть причиной расстройства сердечнососудистой системы.

Поэтому проектируемые системы отопления должны отвечать санитарно-гигиеническим требованиям, обеспечивая:

— параметры микроклимата и чистоту воздуха в обслуживаемой зоне помещений жилых, общественных, административно-бытовых зданий в пределах допустимых или оптимальных норм;

— параметры микроклимата и чистоту воздуха в рабочей зоне производственных, лабораторных и складских помещений в зданиях любого назначения в пределах допустимых или оптимальных норм;

— допустимые уровни шума и вибрации от работы систем и оборудования.

Кроме того, системы отопления должны удовлетворять требованиям надежности, пожаро- и взрывобезопасности и энергоэффективности.

 

с) удельный расход тепловой энергии на отопление здания, позволяющий варьировать величинами теплозащитных свойств различных видов ограждающих конструкций зданий с учетом объемно-планировочных решений здания и выбора систем поддержания микроклимата для достижения нормируемого значения этого показателя.

Количество тепловой энергии за отопительный период, необходимое для компенсации теплопотерь здания с учетом воздухообмена и дополнительных тепловыделений при нормируемых параметрах теплового и воздушного режимов помещений в нем, отнесенное к единице площади квартир или полезной площади помещений здания (или к их отапливаемому объему) и градусо-суткам отопительного периода.

 

Требования тепловой защиты здания будут выполнены, если в жилых и общественных зданиях будут соблюдены требования показателей "а" и "б" либо "б" и "в". В зданиях производственного назначения необходимо соблюдать требования показателей "а" и "б".

 

Существует множество различных теплоизоляционных материалов, которые можно использовать для изоляции наружных ограждений здания, однако, для каждого конкретного случая необходимо выбирать соответствующий материал нужной толщины. И помимо стоимости, при выборе изоляционного материала необходимо принимать во внимание следующие свойства:

·теплопроводность;

·диффузия (проницаемость) водных паров;

·прочность (способность выдерживать нагрузку);

 Тепловая утечка:

Причиной тепловой утечки является недостаточная, плохо выполненная или вообще отсутствие изоляции в конкретном месте. А также, среди причин такого явления можно выделить геометрический профиль здания, например, наличие множества углов или изломов.

Термическая утечка - это слабые места наружного ограждения (стены, крыша и т. д.), в которых теплопотеря больше по сравнению с остальной частью хорошо изолированного ограждения. Тепловая утечка провоцирует повышение расхода тепла на отопление здания, тем самым увеличивая стоимость его эксплуатации.

При наличии такого явления, внутренняя поверхность наружного ограждения (стены, перекрытия, полы) имеет более низкую температуру по сравнению с остальной частью того же ограждения, что может быть причиной возникновения пятен, увлажнения. Плесени и даже грибка, что в свою очередь может привести к возникновению трещин и осыпанию штукатурки. Поэтому, при проектировании и строительстве каждого здания, а в частности энергосберегающего, нужно использовать такие решения, которые позволят не допустить тепловую утечку.

Места, в которых чаще всего возникает теплопотеря:

·место соединения отдельных частей здания, например, стена с перекрытием, стена с крышей;

·углы здания, где на небольшую внутреннюю поверхность приходится большая наружная поверхность;

·зона соединения окон и дверей с окружающей стеной, а именно перемычка над окном или дверью;

·балконы, где традиционное конструкционное решение, в котором ж/б балконная плита является продолжением перекрытия над ярусом, выполненное ниже балкона, приводит к прерыванию изоляции в месте расположения балконной плиты.

 

Герметичность здания:

Энергосберегающее здание должно иметь не только хорошую изоляцию, а и герметичные наружные ограждения. Герметичность здания - необходимый элемент для ограничения потерь ценного тепла, а также для создания условий, в которых обмен вентиляционного воздуха будет отрегулирован.

Свежий воздух должен попадать в помещения путем соответствующих приборов (воздухозаборников или приточных решеток с регуляцией забора), в то время как неконтролируемый приток воздуха сквозь щели в окнах, дверях, стенах и т.д. должен быть сведен к минимуму. Выполнение герметичного здания требует использования соответствующих проектных решений во всех местах с риском возникновения неплотных соединений конструкций. В наружных стенах особенно тщательно должны быть выполнены соединения с наружными окнами и дверями, а также с перекрытиями и крышей. Нежелательные трещины могут возникать в стенах, если раствор, соединяющий керамические или бетонные элементы, не будет плотно заполнять швы. Очень важно выполнить герметично все проходы сквозь наружные ограждения элементов электрических, телефонных или телевизионных систем.

 

Технические решения. Расположение и профиль здания:

Потребность в энергии для отопления и вентиляции здания в значительной степени зависит от его расположения на участке, формы и внутренней планировки. Благодаря хорошему расположению и профилю можно уменьшить расход энергии даже на несколько десятков процентов.

Расположение здания должно по возможности учитывать натуральные ограждения (неровности грунта, соседние здания, высокие деревья), защищающие от ветра, дующего в доминирующем направлении, а также максимально использовать энергию солнца.

Форма здания должна быть открытой, без изломов, больших выступов и ниш. Выгодной является форма с наименьшей площадью наружных ограждений (стен, крыши, пола на грунте), тогда и теплопотери будут минимальны.

Большие окна с южной стороны - это основа, которой должна подчиняться планировка внутренних помещений здания. С южной стороны должен располагаться зал с большими окнами, а с северной стороны - подсобные помещения (ванная, кладовая, вход в здание), в которых окна маленькие или вообще отсутствуют.

Такое размещение окон позволяет по максимуму использовать тепло в виде солнечного излучения, что уменьшает потребность в энергии для отопления здания, а также позволяет лучше использовать натуральное освещение в помещениях. А для установки солнечного коллектора лучше всего подойдет место с ориентацией кровельного ската на юг.

Остекленный предбанник, зимняя оранжерея, или иные помещения, пристроенные к зданию, желательно использовать как проходные зоны, дополнительно теплоизолирующие и уменьшающие потребность в тепле для отопления.

 

Остекленные пространства и оранжереи:

В современных жилых зданиях используются остекленные пространства различного функционального назначения, например, зимние оранжереи. Эти пространства используются для уменьшения расхода энергии и обеспечивают жильцам доступ к дневному свету, солнцу, а также служат великолепным местом отдыха.

Пространство, ограниченное остекленными ограждениями, требует в летний период соответствующей системы охлаждения, а в зимний период - эффективной системы использования и сдерживания притока тепла. Более того, такие пространства требуют соответствующей вентиляции и системы защиты от слишком яркого солнечного излучения.

В энергосберегающих объектах остекленное пространство выполняет функцию буфера, который либо задерживает тепло и передает его внутрь здания ночью, либо охлаждает помещения летом. Несущая конструкция остекленных ограждений должна быть запроектирована так, чтобы были соблюдены все требования в части прочности конструкции, связанные с давлением снега, ветра и возможностью консервации и ремонта. Данные требования выражаются с помощью показателя максимально допустимого прогиба конструкции крыши или подпор.

Прозрачные элементы - это чаще всего стекло с разными свойствами, а также широкая гамма искусственных материалов, среди которых наиболее популярны полиэстры и полимеры. Стеклянные композиции должны характеризоваться соответствующей жесткостью, обеспечивать безопасный вход и быть стойкими к воздействию атмосферных явлений, как ветер, дождь, снег, град. Чаще всего в этих целях используется закаленное или безопасное стекло.

Конструкция оранжереи может быть холодной (чугунная, стальная, алюминиевая), для неотапливаемых пространств, или теплая (алюминиевая, заполненная изоляционным материалом, пластиковая, деревянная) - для отапливаемых пространств. Какую конструкцию использовать зависит от планируемой функции остекленного пространства.

 

Наружные стены:

Наружные стены защищают внутренние помещения здания от потерь тепла. Однако, часть тепла все-таки проникает сквозь стены. Поэтому, они должны иметь хорошие термоизоляционные свойства, с минимальным показателем теплообмена.

Применяется два вида конструкции стен: однослойные и многослойные.

В однослойной стене используется один строительный материал, который выполняет конструкционную функцию при сохранении тепловой изолированности стены на требуемом уровне. Ранее, наиболее популярным материалом для однослойной стены был керамический кирпич, а в настоящий момент, учитывая более высокие требования к термической изоляции, блоки ячеистого бетона или пористая керамика.

В многослойной стене, как правило, присутствуют слои, выполненные из 2 или 3 различных материалов, каждый из которых выполняет свою функцию. Несущий слой - внутренний, подверженный повышенной нагрузке, выполняется из материала с высокой прочностью (бетон, керамический или силикатный кирпич). Следующий слой - термоизоляционный материал (пенопласт, минеральная вата). И фасадный или наружный слой защищает стену от внешнего воздействия.