Новые системы утепления ограждающих конструкций и энергосберегающие столярные изделия

Сообщения, прозвучавшие 26 ноября на международном научно-практическом семинаре “Новые системы утепления ограждающих конструкций и энергосберегающие столярные изделия”, состоявшемся в ГП НИПТИС, тематически могут быть поделены на 3 группы, при этом группам сообщений, касающихся утепления фасадов и герметизации проемов, должна, по-видимому, предшествовать информация более общего свойства: что происходит внутри утепляемого и герметизируемого здания? Возможны ли какие-то новые подходы к отоплению и вентиляции таких зданий?

Наиболее глобальное по содержанию сообщение сделал кандидат технических наук А. П. Пашков. Итак, вкратце о разработанной возглавляемым им отделом ГП НИПТИС “Концепции энергосбережения в строительстве в РБ”.
В основе концепции лежит то соображение, что деятельность подразделений Минстройархитектуры РБ, связанная с производством соответствующих видов продукции и услуг, делает данное министерство одним из наиболее энергоемких ведомств республики. Разработка концепции сопровождалась поисками путей снижения расхода энергии по каждому направлению деятельности. В концепции нашли отражение все существующие на сегодняшний день предложения, идет ли в них речь о чисто организационных мероприятиях, или же они связаны с внедрением тех или иных технических новшеств.
Рост объемов жилищного строительства в республике сопровождается ростом объемов производства строительных материалов и изделий и строительно-монтажных работ. В данной ситуации сохранение в непорикосновенности существующих норм расхода энергии приведет к еще большему увеличению уже имеющего место значительного разрыва параметров отечественных и зарубежных норм.
Расчеты показали, что переход на новые нормы энергопотребления в одном только жилищном строительстве даст при реализации его плана на 2000 г. экономию 250 тыс. т условного топлива.
Концепция содержит рекомендации, следуя которым можно уже при проектировании полносборных, монолитных, сборно-монолитных зданий, зданий из мелкоштучных материалов планировать соответствующие данной технологии мероприятия по экономии расхода энергоносителей.
Еще более впечатляющих результатов можно добиться, упорядочивая эксплуатацию жилфонда. Сегодня жилфонд РБ насчитывает более 201, а к 2005 г. его объем достигнет 232,2 млн м 2. Это и то, что стоит уже по крайней мере 40 лет, и то, что возводится сегодня. Утепление ограждений, замена окон и дверей и приведение в должный порядок режима работы вентсистем, вместе взятые, позволяют экономить на жилье от 40 до 60% тепла.
С учетом того, что с 1998 г. начато строительство жилых зданий, нормативные параметры которых будут обусловливать снижение расхода топлива при их эксплуатации, с учетом развертывания мероприятий по тепловой модернизации жилфонда можно прогнозировать на период до 2005 г. экономию около 1 млн т условного топлива.
В заключение Александр Петрович под несколько новым углом рассмотрел уже изложенную им 4 июня с. г. на семинаре НИПТИС проблему паспортизации жилфонда (“СиН” № 22 от 16 июня 1998 г.) и поставил еще один вопрос — о целесообразности содержания на территории республики тех или иных энергоемких производств.
Говоря о конструктивных решениях, принимаемых при проектировании и строительстве зданий и касающихся уменьшению теплопотерь через окна и двери, главный инженер ГП НИПТИС В. А. Потерщук подчеркнул, что, даже располагая ограждениями нормативных теплотехнических характеристик, но приняв неудачное объемно-планировочное решение, можно не получить никакой экономии энергии по зданию в целом. Поэтому необходимы критерии, представляющие собой тепловые характеристики зданий, критерии суммарного расхода тепловой энергии за отопительный сезон на каждый квадратный метр общей площади жилых и общественных зданий.
Такие критерии, разработанные ГП НИПТИС, вошли в новую редакцию СНБ “Строительная теплотехника”.
Существует приказ министра архитектуры и строительства РБ о нормировании расхода тепловой энергии на отопление и вентиляцию зданий за отопительный сезон.
Поэтому полную информацию можно получить лишь в результате комплексного рассмотрения объемно-планировочных решений помещений здания, его вентиляции и уровня тепловой защиты элементов ограждения, в том числе и заполнений проемов.
Какие бы варианты герметичных и энергоэкономичных окон (2-камерные стеклопакеты, селективные стекла) ни применялись в проектах, результатом должно быть термическое сопротивление заполнения проема, не меньшее 0,8 м 2.С/Вт.
Как только решена задача герметичности окон, немедленно встает задача вентилирования помещений. Из тех, которые отапливаются с использованием газового топлива, ежечасно должно удаляться 140 м 3 воздуха (имеется в виду средней величины квартира). Каждый кубометр воздуха содержит 5—6 г парообразной воды, поэтому за сутки из квартиры должно быть удалено 20 л воды. Если вентиляция работает с дефицитом воздухообмена, вся эта вода остается в квартире. Что и наблюдалось везде (конкретно — во вновь построенных военных городках), где вопросы герметизации столярки вырывались из общего энергосберегающего контекста — относительная влажность в таких квартирах, особенно в случае проживания в них 2 и более детей, доходит до 82%. Выход находили, врезая в обрамление специальные вентиляционные клапаны.
В этих условиях стихийный вынос тепла имеет место в основном благодаря неупорядоченной вентиляции.
Прибегая к приемам, активно культивируемым сегодня на Западе, можно сократить упомянутый вынос тепла примерно вдвое, что позволит на 25% сократить расход тепла на отопление. Для того же, чтобы внутриквартирная вентиляция работала циклически, следует, проектируя соответствующую автоматику, исходить не из количественных, а из качественных параметров воздухообмена (концентрация CO 2 или, скажем, влажность достигла определенной величины — включается вентиляция, и наоборот). В данном направлении ведутся разработки специалистами отдела инженерного оборудования ГП НИПТИС.
Что же касается объемно-планировочных решений, то представляется целесообразным в тех домах, ограждения которых в соответствии с замыслами проектировщиков имеют больше проемов, и применять более эффективные в теплотехническом отношении конструкции как капитальных ограждений, так и заполнений проемов. Сокращения расхода тепла на 20—25% можно добиться и путем увеличения приведенной ширины корпуса здания.
Разумеется, уровень теплозащиты здания должен быть привязан к экономическим возможностям общества в данный момент. На первых порах можно, реализуя резервы, имеющиеся в области регулирования вентиляции и упорядочивания объемно-планировочных решений, повременить с наращиванием термических сопротивлений наружных ограждений.
Пока все вышеизложенное реализуется лишь на отдельных новостройках и объектах тепловой модернизации существующего жилья, пока речь не идет о создании энергоэкономичных микрорайонов, трудно говорить и о каком-либо воздействии данных шагов на работу котельных.
Следует форсировать и связанное с вентсистемами жилищ нормотворчество. Пока же происходит вселение граждан в новые квартиры, оборудованные практически старой вентиляцией, новоселы должны подробно информироваться о том, как они сами могут воздействовать на внутриквартирный микроклимат доступными им средствами.
Сообщение заместителя директора ГП НИПТИС по научной работе, кандидата физико-математических наук Л. Н. Данилевского “Теплоизоляционная система с регулируемым уровнем теплопотерь” тематически относится к кругу проблем, связанных с возможностью строительства зданий с минимальным и нулевым потреблением тепловой энергии, необходимой для их обогрева. В основном Леонид Николаевич повторил все, сказанное им на семинарах в ГП НИПТИС 4 и 26 июня, поэтому мы отсылаем читателя к 10-й странице “СиН” № 26 от 14 июля 1998 г. (материал “Была бы тепла палатка”).
Темой своего сообщения старший научный сотрудник ГП НИПТИС Б. И, Таурогинский избрал экономическую эффективность автоматического регулирования теплоснабжения общественных зданий. Так называемая комфортная температура в ряде таких зданий может не поддерживается в течение круглых суток, а существенно снижаться на время отсутствия в них людей. Предел снижения, очевидно, должен стыковаться с выполнением таких требований, как неразмораживание системы отопления, невыпадение конденсата на внутренних поверхностях наружных стен и возможность восстановления комфортного значения температуры к началу рабочего времени очередных суток.
Проще всего добиваться решения данной задачи путем регулирования поступающего в систему отопления количества теплоносителя. Работу эту может выполнить любой слесарь, открывая и закрывая соответствующие задвижки, однако сегодня при наличии автоматических систем управления различными процессами, в том числе и отопительным, как-то неприлично говорить об использовании ручного труда. Применение автоматических программируемых регуляторов расхода тепла позволяет учесть все особенности режима эксплуатации конкретного здания.
Однако вопросы экономической целесообразности установки элементов автоматики в теплопунктах возникают всякий раз, когда речь заходит о практическом осуществлении подобных мероприятий.
Стоимость работ по установке нового автоматического оборудования легко определить, исходя из цен на данное оборудование, а также цен на проектные, монтажные и пусконаладочные работы.
Разумеется, температура внутри помещения не меняется мгновенно вслед за изменением, даже достаточно резким, количества теплоносителя. Как при нагревании, так и при остывании здания изменение температуры происходит по экспоненциальному закону.
График изменения температуры во времени в зависимости от изменения количества подаваемого теплоносителя имеет вид пилы, каждый из зубьев которой соответствует суточному циклу. При этом периоду разогрева здания соответствует выпуклая восходящая экспонента. Горизонтальный участок зуба (геометрическое место точек с максимальными ординатами) соответствует рабочему времени суток. Далее график нисходит по вогнутой экспоненте до минимума — здание постепенно остывает после уменьшения подачи теплоносителя. Второй горизонтальный участок каждого цикла (минимальные ординаты) соответствует нерабочему времени.
В момент суток, соответствующий началу рабочего времени, подается некоторое расчетное количество теплоносителя. После окончания рабочего времени поступление теплоносителя прекращается, и здание остывает. Очевидно, что для разогрева здания должно быть подано несколько больше теплоносителя, чем его требуется для поддержания комфортного значения температуры в установившемся режиме.
Поэтому при установке систем регулирования для их эффективной работы система отопления должна иметь возможность поддержания в установившемся режиме более высокой, чем комфортная, температуры. В данном режиме система не должна работать все время — только до разогрева здания. С другой стороны, даже если система такой возможности не имеет, в процессе автоматического регулирования она может накопить необходимый потенциал за счет воспринимаемой зданием солнечной радиации.
С учетом всего вышеизложенного были определены численные значения возможной экономии тепловой энергии, которой можно достичь, используя автоматические регуляторы потребления тепла.
Естественно, наибольший выигрыш получается при плюсовых значениях температуры. Он тем больше, чем выше предельная температура, до которой система отопления может разогреть здание.
Точнее — это весенний и осенний периоды, когда теплосети еще не снизили температуры подаваемого теплоносителя после зимы либо для нужд горячего водоснабжения поддерживается более высокая температура теплоносителя, чем это нужно для функционирования системы отопления при данной температуре наружного воздуха.
Применение автоматических регуляторов потребления тепла с учетом всех факторов позволяет экономить не менее 15% затрачиваемых на отопление энергоресурсов.
Специалистами ГП НИПТИС был разработан программируемый автоматический регулятор ДИП-541 с достаточно широкой функциональной гаммой. Прибор позволяет поддерживать заданную температуру воздуха в помещении, при необходимости выдерживать задаваемый график изменения температуры как воды, подаваемой в систему отопления, так и обратной сетевой воды в зависимости от температуры наружного воздуха, а также управлять работой систем горячего водоснабжения. Базовый вариант устройства позволяет осуществлять независимое управление тремя контурами обеспечения здания тепловой энергией одновременно. Простейший пример — пофасадное регулирование плюс управление бойлером. При необходимости возможности прибора могут быть расширены до 6 независимых контуров.
Прибор имеет встроенный энергонезависимый недельный календарь рабочих и выходных дней, энергонезависимую память, содержащую сведения о вводимых параметрах режима — поддерживаемой температуре, времени начала работы, виде дня (рабочий или нерабочий). Он создан на материальной базе таких фирм, как “Semi-Conductor”, “Intel” и других, не менее известных, что обеспечивает его высокую надежность в работе.
Базовый комплект устройства состоит из электронного блока управления, регулирующих клапанов с низковольтным реверсивным приводом и интегральных термодатчиков, которые не требуют подстройки их показаний под истинное значение температур.
Приборы эти уже прошли апробацию и установлены на целом ряде минских объектов системы народного образования, а также на объектах здравоохранения Витебской области. Установлены они и в домах по проспекту Пушкина, 54 (подвергнутом тепловой санации наружных ограждений) и по улице Одоевского, 59 (контрольном).
Основная особенность установки этих приборов в теплопунктах существующих зданий состоит в том, что ни один прибор не нарушает работы теплопункта при отключении автоматики. Все, что следует при этом выполнить — это установить регулирующий клапан с соответствующей обвязкой и термодатчики внутри и снаружи здания, а также на магистрали обратной сетевой воды.
Л. Н. Данилевский так прокомментировал изложенное Брониславом Ивановичем: раньше массивность здания считалась одним из его достоинств, так как она была залогом большей температурной инерционности и, следовательно, большей стабильности условий проживания людей. Однако сегодня с появлением такого рода регуляторов представляется целесообразным пересмотр данного подхода, так как приборы эти начинают брать на себя регулирующие функции массивных ограждающих конструкций.
Представитель фирмы “Charge On” А. П. Фалько предложил варианты решения проблем нормированного воздухообмена в помещениях, оборудованных герметичными окнами. Деятельность фирмы связана с продвижением на рынке РБ передовых строительных материалов, в частности, изоляционных. Проблема вентиляции, подчеркнул Александр Петрович, является одной из наиболее острых архитектурно-строительных проблем современности, что и подвигло “Charge On” на тесное сотрудничество с немецкой фирмой “Lunos”. Систематизацией опыта в данной области немецкие коллеги занимались более 30 лет, производя вентустановки и выполняя необходимые проектные и монтажные работы.
По мере появления в составе наружных ограждающих конструкций существующих жилых зданий более прогрессивных строительных и изоляционных материалов вентсистемы, которыми в свое время было оборудовано это жилье, все в меньшей степени справляются с задачей удаления за его пределы образующейся в интерьере влаги.
Сегодня достаточно широко распространены централизованные вентустановки — мощные агрегаты, охватывающие своим влиянием несколько квартирных блоков или производственных помещений. Помимо того, что при работе техника эта сильно шумит, нельзя говорить о какой-то избирательности при удалении воздуха из тех или иных помещений.
Квартира может быть условно разделена на 3 части: зону первоначального поступления наружного воздуха (жилые комнаты), промежуточную зону (коридор) и зону максимального загрязнения воздуха в ходе жизнедеятельности людей (кухни и санитарные узлы). Как выглядит вентсистема от “Lunos”? Между окном и отопительным прибором устанавливается впускное устройство круглого или прямоугольного сечения, укомплектованное рядом фильтров. Вытяжной канал оборудуется вытяжным вентилятором, работа которого превращает квартиру в область пониженного давления. Наружный воздух, проходя через все фильтры впускного устройства, через все помещения, в итоге оказывается в вытяжном канале.
Нормированным считается воздухообмен, обеспечивающий соблюдение минимальных гигиенических требований к микроклимату жилища. Система может работать в нескольких режимах, первый из которых соответствует минимальной нагрузке и обеспечивает воздухообмен до 40 м 3/час. Второй соответствует максимальной нагрузке (интенсивные кулинарные процессы на кухне или банно-прачечные — в сантехзоне). При этом воздухообмен может достигать 60 м 3/час. Оснащается данное оборудование и влажностным датчиком, позволяющим более или менее интенсивно осуществлять воздухообмен в зависимости от времени года.
Входящая в состав системы электроника может напрямую монтироваться с выключателем электроосвещения (то есть включение освещения, например, в ванной комнате автоматически приводит в действие соответствующий вентилятор, после же выключения освещения он еще может работать в течение определенного времени, удаляя остатки влажного воздуха).
Итак, помимо того, что вентсистема от “Lunos” может быть индивидуально настроена хозяевами конкретной квартиры в соответствии с параметрами их жилища и режимом его эксплуатации, постоянный воздухообмен в квартире может осуществляться при работе установки на минимальных оборотах (например, в течение длительного отсутствия хозяев из воздуха интерьера продолжают удаляться нежелательные бактерии).
Продолжение освещения хода семинара “Новые системы утепления...” — в следующих номерах “СиН”.
Сергей ЗОЛОТОВ


Строительство и недвижимость. Статья была опубликована в номере 47 за 1998 год в рубрике энергетика

©1995-2022 Строительство и недвижимость