Энергосбережение в зданиях

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

 УО «БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

ЭКОНОМИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

 

 

Кафедра технологий важнейших отраслей промышленности

 

 

 

 

РЕФЕРАТ

 

по дисциплине: Основы энергосбережения

на тему: Энергосбережение в зданиях

 

 

 

 

 

ВЫПОЛНИЛ:

Студент ФМ,                                                                                          К.В. Руденок

1 курс, ДКТ               

 

Проверил,                                                                                           М. В. Михадюк

ассистент кафедры                                                  

 

 

 

 

 

 

 

МИНСК 2013

СОДЕРЖАНИЕ

Введение ................................................................................................................................ 3

1 Общие требования энергоэффективности к зданиям..................................................... 4

2 Снижение тепловых потерь зданий ................................................................................. 6

2.1 Теплоизоляция зданий ................................................................................................... 6

2.2 Снижение потерь тепла через окна .............................................................................. 7

3 Мероприятия по энергосбережению  в системах отопления, вентиляции  и кондиционирования воздуха ............................................................................................... 9

4 Энергосбережение в водоснабжении  и канализации .................................................. 11

5 Системы управления инженерными  системами зданий .............................................. 13

6 Энергетический менеджмент  и энергоаудит здания ................................................... 14

Заключение ......................................................................................................................... 16

Список использованных источников ............................................................................... 18

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

В отчете, представленном международной комиссией ООН по окружающей среде и развитию, сегодняшняя энергетическая ситуация представлена следующим образом: «Мы не можем жить без энергии. Будущее развитие полностью зависит от тех форм энергии, которые будут постоянно доступны из надежных возобновляемых источников. В настоящий момент мы не имеем ни одного универсального источника, который бы мог обеспечить нас в будущем[1].

Проблема, с которой мы столкнулись, огромна, и каждый может внести свой вклад в ее решение. Мы можем начать с самого простого решения, которое выгодно большинству из нас с экономической точки зрения: научиться использовать энергию, находящуюся в нашем распоряжении, максимально эффективно.

Одним из перспективных направлений ресурсосбережения является снижение затрат энергии и других ресурсов при эксплуатации зданий. Известно, что длительное время градостроительная политика имела экстенсивный характер. При строительстве зданий определяющим было внедрение технических решений, снижающих стоимость строительства. Такой подход приводил в большинстве случаев к росту удельных затрат энергии при последующей эксплуатации зданий. Значительный рост стоимости энергоресурсов привел к необходимости переосмысления прежних принципов проектирования и строительства зданий в направлении более рационального использования энергии, широкого применения энергоэффективных конструктивных элементов, материалов и инженерных систем. Опыт европейских стран в области энергосбережения имеет более продолжительную историю и берет начало с осени 1973 года, когда разразился самый известный в мировой истории энергетический кризис, вынудивший развитые страны разработать мероприятия и технологии, которые помогли снизить энергопотребление и увеличить эффективность использования ресурсов. Существующее положение дает некоторые преимущества для стран, которые только начинают внедрять энергосберегающие мероприятия, в том числе и для Республики Беларусь. Имеющиеся технологии, оборудование, стандарты, методики в данной сфере позволяют сократить затраты времени и ресурсов на разработку программ и мероприятий по энергосбережению, используя уже проверенные на практике принципы. В нашей стране также накоплен некоторый опыт проектирования и строительства энергоэффективных зданий. По-видимому, наиболее рациональными решениями в сфере энергос6ережения будут мероприятия, обоснованные экономически, с учетом существующих цен энергоресурсов.

Целью данной работы является ознакомление с основными направлениями энерго- и ресурсосбережения при эксплуатации зданий и существующими методами для реализации данной задачи. Представленная информация может быть полезной при оценке проектов, связанных со строительством и реконструкцией зданий различного назначения.

1 Общие требования  энергоэффективности к зданиям

Анализ  возможностей  по  минимизации  затрат  энергии  при  эксплуатации зданий, должен начинаться на стадии разработки градостроительной документации, генпланов  застройки  и  планировки  населенных  пунктов, отдельных районов, предприятий. Проектирование должно выполняться с оценкой вариантов размещения зданий на местности с учетом влияния существующих зданий и сооружений, а также природных объектов. Для обеспечения снижения энергопотребления отдельных зданий к планировке выдвигаются следующие требования:

- компактность застройки,

- компактность и рациональность  форм зданий,

- обеспечение максимального  использования солнечной энергии,

- рациональное использование  земель,

- эффективное энергоснабжение, использование возобновляемых источников  энергии,

- эффективное управление  отведением сточных вод и удалением отходов.

Ряд указанных требований уже отражен в действующих в республике нормах планировки и застройки, другие положения еще требуют отработки и внедрения.

Компактность застройки подразумевает размещение новых объектов строительства в населенных пунктах таким образом, чтобы оно не приводило к значительному удлинению существующих коммуникаций, что неизбежно ведет к повышению потерь при подаче электрической и тепловой энергии в здания, а также увлечению затрат при последующей эксплуатации систем водоснабжения и водоотведения зданий. На рисунке 1.1 приведены варианты размещения массивов застройки в населенном пункте. Вариант «а» предусматривает существенное удлинение коммуникаций за счет расположения новых кварталов на удалении друг от друга. Вариант «б» предусматривает более рациональную структуру застройки.

Рисунок 1.1 – Варианты размещения проектируемых массивов застройки в населенном пункте

 

Ориентацию зданий следует принимать более открытой в южную сторону, что будет способствовать снижению перегрева здания в период летних пиков солнечного излучения и его использование в зимние месяцы. При этом размещение зданий не должно блокировать поступление солнечного света к фасадам других зданий.

Пассивное использование солнечной энергии в здании должно сочетаться с легко регулируемой системой отопления. Если принять энергопотребление здания при оптимальном размещении за 100%, то при прочих одинаковых условиях изменение ориентации увеличивает энергопотребление во время эксплуатации здания до 5-7% (рисунок 1.2).

Рисунок 1.2 – Влияние ориентации здания относительно сторон света на энергопотребление

 

Уровень энергопотребления при ориентировании здания зависит от строительной  формы  здания  и  площади  окон.  Исходя  из  этого  могут определяться параметры окон – направление оконных проемов, их площадь, и выбираться характеристики стекла.

Одним из требований к современным зданиям является высокая компактность строительных форм. Для оценки данного требования используется параметр А/V− отношение общей площади поверхности здания (А) к отапливаемому объему здания (V). Этот соотношение во многом определяет потребность в энергии для отопления здания. Компактность строительных форм означает снижение значения А/V и уменьшает потребность в энергии. Эффективные здания имеют данное соотношение порядка 0,5(рисунок 1.3)[1].

Рисунок 1.3 – Строительные формы зданий и отношение А/V

 

Здания с вычурными архитектурными формами не обладают хорошими теплотехническими  характеристиками.  Поэтому  многие  здания,  построенные  в 60-80 годы, имеют несовершенные формы с этой точки зрения. С позиций теплотехники формы не отличаются эффективностью, так как площадь поверхности здания становится большой. С другой стороны, необходимость размещения различных по объему помещений трудно совместить с рациональными кубическими формами.

 

2 Снижение тепловых  потерь зданий 

2.1 Теплоизоляция  зданий 

Потребление тепловой энергии для отопления зданий составляет значительную долю в балансе энергопотребления. На диаграмме (рисунок 2.1) показано, что в коммунальный сектор Республики Беларусь направляется более 56% произведенной тепловой энергии. С учетом использования тепловой энергии для горячего водоснабжения, а также для административных и производственных зданий, можно оценить долю тепловой энергии, направляемой на отопление близкой к 55-60%.

Рисунок 2.1 – Баланс отпуска тепловой энергии различными категориями потребителей в РБ

 

Данные свидетельствуют о значительном потенциале снижения энергопотре-бления за счет совершенствования конструкций зданий и систем поддержания микроклимата в них.

Теплоизоляция и герметизация зданий являются весьма привлекательными направлениями в плане снижения потерь тепловой энергии при отоплении зданий.

Если рассмотреть характер распределения теплопотерь через ограждающие конструкции зданий, то в среднем оно выглядит следующим образом:

- стены 42-49%;

- окна 32-36%;

- подвальные и чердачные  перекрытия 11-18%;

- входная дверь 5-15%.

Подходы к решению проблемы теплоизоляции различаются в зависимости от того планируется строительство нового здания или рассматривается реконструкция существующих зданий. В настоящее время строящиеся здания должны удовлетворять более жестким требованиям строительной теплотехники.

В этом отношении наиболее проблемными зданиями являются здания 60-80х годов постройки прошлого века. В последующем нормы к теплотехническим параметрам строящихся зданий стали более жестким. Нормы проектирования в этой области регламентируются ТКП45-2.04-43-2006«Строительная теплотехника. Строительные нормы проектирования», который был введен в действие с 01.07.2007г. Данный документ устанавливал требования по нормативному сопротивлению теплопередаче в жилых и общественных зданиях для:

- наружных стен крупнопанельных  и каркасно-панельных зданий – 2,5м2·°С/Вт,

- наружных стен монолитных  зданий -2,2 м2·°С/Вт,

- наружных стен из штучных  материалов (кирпич, шлакоблоки) - 2,0 м2·°С/Вт,

- заполнение световых  проемов - 0,6 м2·°С/Вт.

В 2009 г. было принято изменение к указанному документу, устанавливающее с 01.07.2009г. более жесткие требования по указанному параметру в зданиях для:

− наружных стен – 3,2 м2·°С/Вт,

− заполнения световых проемов - 1,0 м2·°С/Вт,

Таким образом, произошло повышение уровня требований к теплотехническим параметрам ограждающих конструкций в 1,25-1,70 раза[2].

При новом строительстве повышенные требования к снижению теплопотерь учитываются при проектировании зданий путем выбора соответствующих материалов и использования рациональных конструкций здания (рисунок 2.2)

Рисунок 2.2 – Схемы конструкций стен с увеличенным теплосопротивлением

 

При модернизации уже построенных зданий, возможности выбора технических решений по термоизоляции ограничены существующей конструкцией здания. В данном случае оцениваются возможности повышения теплотехнических свойств здания.

В настоящее время выпускается большое количество видов теплоизолирующих материалов на основе минеральных ват, полистирола, пенопластов и других минеральных синтетических материалов. Все более широкое распространение получают теплоизоляционные материалы, произведенные на основе натуральных ингредиентов (целлюлозы, льна и других).

2.2 Снижение потерь  тепла через окна 

Окна играют важную роль в оформлении интерьеров помещений и фасадов зданий. Качественное окно может быть надежной защитой от холода, шума, пыли. Как указывалось ранее, через окна может теряться до трети тепловой энергии потраченной на отопление. Таким образом, утепление окон может дать существенный выигрыш в снижении энергопотребления. Сегодня мы имеем довольно обширный выбор предложений в этой области. Наиболее распространенным способом модернизации окон является замена традиционных конструкций оконных проемов на герметичные. Установка герметичного окна снижает потери за счет уменьшения притока холодного воздуха через окно и повышения сопротивления теплопереносу.

Стеклопакеты изготавливаются из блока, состоящего из двух и более оконных стекол, между которыми установлена дистанционная рамка. По всему периметру стеклопакета по краям монтируется специальный профиль, который обеспечивает герметичность конструкции. В пространство между стеклами не должен попадать воздух, поскольку это приводит к запотеванию стекол и потере прозрачности.