Оптимальная планировка зданий

Оптимальная планировка зданий. Снижения энергопотребления можно достичь путем рационального планирования, которое состоит в выборе таких формы и габаритов здания, чтобы площадь наружных ограждений была минимальной при максимальном объеме помещения.

Этому условию идеально соответствуют кубическая и шарообразная формы. Строительство зданий кубической формы ограничено требованием СНиПов - обязательное освещение лестничной клетки дневным светом. В случае размещения лестничной клетки в массиве дома возможно ее освещение с помощью зенитного фонаря. Однако габариты лестничной клетки необходимо увеличить по сравнению с нынешними, чтобы между маршами осталось свободное пространство для освещения нижних этажей.

Опыт показывает, что нормы по освещению нижних этажей даже если зенитный фонарь будет занимать весь потолок лестничной клетки можно соблюдать только в трех- и четырехэтажных зданиях. Поэтому рекомендация больше подходит для коттеджей. Здание должно иметь, по возможности, минимум наружных углов, обладающих повышенной теплоотдачей по сравнению с гладкой стеной.

Эту проблему можно решить путем устройства утепленного скоса внутренней поверхности угла. Такая конструкция применялась в одной из серий панельных домов, построенных в 80-е годы. Планировка здания должна предусматривать с северной стороны вспомогательные помещения с пониженной расчетной температурой наружного воздуха и уменьшенной площадью остекления, что уже применялось в жилых зданиях массовой застройки. Указанные требования в полной мере можно выполнить только при сооружении коттеджей, в зданиях массовой застройки - лишь частично, так как их планировка определяется проектом микрорайона.

Требования могут выполняться для зданий, ориентированных в направлении север-юг. Для них нормы ТСН 23-304-99 и МГСН 2.01-93 предусматривают пофасадное регулирование систем отопления. В настоящее время уделяется повышенное внимание теплозащите окон. Для Москвы нормы МГСН 2.01-99 и ТСН 23-304-99 устанавливают термическое сопротивление окон 0,54 м2 0С Вт, хотя в промышленности давно освоено их производство с сопротивлением 1,5 м2 0С Вт. Новые конструкции окон в настоящее время устанавливают как в новостройках, так и в старых зданиях.

Они обладают повышенной герметизацией, и потому их способность пропускать в помещение наружный воздух для вентиляции ограничена. Это ставит под сомнение принятую в соответствии с действующими нормами схему вентиляции жилых зданий с естественным побуждением и притоком сквозь неплотности окон. В некоторых конструкциях предусмотрены отверстия или щели для инфильтрационного притока.

Однако инфильтрационное сопротивление этих устройств неизвестно, поэтому целесообразно вернуться к практике его экспериментального определения. Отсутствие указанных данных делает бесполезным раздел 5 Сопротивление воздухопроницанию ограждающих конструкций СНиП II-3-79 Строительная теплотехника. Наружная поверхность стен и окон подвергается воздействию не только температуры, но и солнечной радиации. Зимой ограждения должны эффективно защищать от теплопотерь, в летний период - от теплопоступлений.

Если они удовлетворяют этим требованиям, существенно снижается нагрузка на системы отопления и вентиляции. По отношению к окнам эта двойная функция в течение веков осуществлялась традиционными способами. На зиму устанавливались дополнительные рамы, а притворы оклеивались бумагой. Летом окна прикрывались ставнями, защищая помещение от рассеянной солнечной радиации. Чтобы обеспечить минимальную освещенность помещений, сейчас роль ставен выполняют жалюзи.

Непрозрачные ограждения должны удовлетворять тем же требованиям отражение солнечной радиации летом и поглощение ее зимой в период резкого похолодания интенсивность солнечной радиации, поступающей на вертикальные поверхности, максимальна. Для снижения теплопоступлений летом в конструкции окна необходимо предусмотреть дополнительное остекление, образующее воздушную прослойку, в которой можно разместить пластмассовые жалюзи или солнцеотражающую прозрачную пленку, скатываемую зимой в рулон.

Зимой эта прослойка должна быть герметичной, летом - для удаления тепла солнечной радиации - вентилируемой. 6 . 4.Демонстрационный проект в Кракове Польша Общее описание проекта В городе Кракове во время отопительных сезонов 1992-93 и 1993-94 годов был проведен демонстрационный проект по энергосбережению с целью показать возможности экономии тепла в типичных многоквартирных жилых зданиях, снабжаемых теплом от системы централизованного теплоснабжения.

При этом простая демонстрация современных энергосберегающих технологий не являлась самоцелью. Их внедрение должно было выявить потенциал снижения нагрузки на систему централизованного теплоснабжения и, как следствие, показать возможность исключения из общей системы теплоснабжения города многочисленных низкоэффективных мелких котельных, дающих свой вклад в загрязнение атмосферы. Проект финансировался Агентством по Международному Развитию и Департаментом Энергетики США и выполнялся совместно американскими и польскими специалистами.

Демонстрационный проект в Кракове включал три основных аспекта теплоизоляция ограждающих конструкций здания с целью снижения величины теплоэнергии, требуемой на его обогрев, и повышения комфортности проживания внедрение автоматического регулирования на уровне здания с целью снижения теплопотребления во время умеренной погоды установка термостатических регуляторов на индивидуальных радиаторах и создание условий, стимулирующих жильцов их использовать.

Для проведения эксперимента были подобраны 4 практически идентичных 11 - этажных здания с 6-тью квартирами на каждом этаже улица Wolasa, 4,6,8 и 10 . Они имеют одинаковую ориентацию по сторонам света, все этажи в каждом из них одинаковой планировки. Здания обеспечиваются теплом от муниципальной системы централизованного теплоснабжения. До реализации проекта все 4 здания потребляли около 15 ГДж тепловой энергии в день разброс потребления по каждому из зданий не превышал 5 .Для проведения контрольных замеров в каждом здании были установлены необходимые датчики, счетчики и устройства сбора данных.

В период отопительных сезонов 1992-93 и 1993-94 годов проводились измерения следующих величин тепловая энергия, потребляемая зданием электрическая энергия, потребляемая зданием расход воды, температура и давление в подающем и обратном трубопроводах наружная температура внутренняя температура в нескольких выбранных помещениях. Прямое измерение теплопотребления каждой квартиры не было возможным, т.к. в системе отопления используются вертикальные стояки, каждый из которых поставляет горячую воду в 11 разных квартир.

При этом каждая квартира питается одновременно от 4-5 стояков. Однако энергия, поставляемая каждым радиатором, была оценена с помощью установленных на них так называемых локализаторов тепловой энергии. Эти приборы электронного типа измеряют разницу температур между радиатором и окружающим воздухом и, учитывая форму и размер радиатора, дают интегральную оценку энергии, передаваемой радиатором.

Показания приборов считывались ежемесячно. Примененные энергосберегающие меры и технологии При проведении эксперимента каждый из двух отопительных сезонов был, в свою очередь, разбит на две части Период I октябрь-декабрь 1992 Период II январь-апрель 1993 Период III октябрь-декабрь 1994 Период IV январь-апрель 1994 В каждом здании в течение каждого указанного периода были реализованы различные по составу наборы энергосберегающих мер и технологий.

Их описание приводится ниже. Базовый пример - гидроэлеватор без регулирования До начала проекта все 4 здания имели зависимую систему отопления с обычным гидроэлеваторным узлом без какого-либо автоматического регулирования. Контрольные замеры были выполнены в зданиях 4,6,8 и 10 во время периодов I и III, а также дополнительно в зданиях 4 и 6 в течение контрольного двухнедельного интервала во время периода IV. Гидроэлеватор с регулированием по температуре В здании 4 гидроэлеватор был оснащен контроллером, позволяющим автоматически регулировать количество теплоэнергии, отбираемой от сети централизованного теплоснабжения в зависимости от внешней температуры.

Целью мероприятия было уменьшение перегрева квартир в умеренные дни. Контрольные замеры проводились в периоды II, III и IV. Теплообменник с регулированием по температуре В зданиях 6,8 и 10 были установлены пластинчатые теплообменники с системой автоматического регулирования по внешней температуре, причем конфигурация трубопроводов и задвижек была выполнена таким образом, что система отопления здания могла быть легко переключена с гидроэлеваторного узла на теплообменник и обратно.

Установка теплообменника и циркуляционного насоса позволила также изолировать воду вторичного контура отопления от централизованной системы. Контрольные замеры проводились в периоды II, III и IV для обоих вариантов подключения. Теплоизоляция зданий Во всех четырех зданиях были применены следующие теплоизолирующие технологии заделка щелей в рамах и между рамами, между проемами окон и дверей, заделка трещин и швов в стенах уплотнение окон и дверей установка уплотняющих порогов для входных и балконных дверей установка изолирующих отражающих барьеров между каждым радиатором и стеной, а также на нижней поверхности подоконника над радиатором утепление чердака слой стекловолоконного теплоизолятора толщиной 20 см теплоизоляция стекловолоконным материалом воздушных каналов в потолке подвалов зданий 8 и 10 и по периметру подвала здания 6 герметизация отверстий в потолке подвалов, через которые проходят трубопроводы и электропроводка.

В зданиях не применялась внутренняя теплоизоляция за исключением радиаторных отражателей из-за проблемы конденсации влаги.

Уровни СО и СО2 были замерены в каждой квартире до и после выполнения работ по теплоизоляции. Жителям было разъяснено, что поток нагретого радиаторами воздуха должен иметь возможность свободно циркулировать в помещении, а для этого радиаторы не должны быть закрыты мебелью и шторами.

Работы по теплоизоляции были выполнены в следующие сроки здание 10 - январь 1993 Здание 8 - август 1993 и здания 4 и 6 - январь 1994. Установка термостатов Термостатические вентили были установлены на всех радиаторах в квартирах в зданиях 8 и 10 в августе-сентябре 1992. Промывка трубопроводов Трубопроводы отопления были промыты химическим раствором, чтобы избежать засорения термостатов частичками накипи и окалины. Теплоизоляция внешних стен Теплоизоляция внешних стен была выполнена специальным полимерным пеноматериалом в период лета 1993г. В здании 10 были утеплены все стены, а в здании 8 только торцевые фасады без окон. Таблица 1 дает полное представление о всех выполненных энергосберегающих мерах и технологиях и сроках их демонстрации контрольных замеров. Таблица 1. Перечень и сроки демонстрации энергосберегающих мер и технологий Здание 4 Здание 6 Здание 8 Здание 10 Периоды I II III IV I II III IV I II III IV I II III IV Энергосберегающие меры и технологии Гидроэлеватор без регулирования база Х Х Х Х Х Х Х Х Х Х Гидроэлеватор с регулированием Ч Ч Ч Теплообменник с регулированием Х Х Х Х Х Х Х Х Х Теплоизоляция щелей и чердака Х Х Х Х Х Х Х Термостатические вентили Х Х Х Х Х Х Стимулирование энергосбережения Х Х Промывка трубопроводов Х Х Х Х Х Х Х Х Х Х Теплоизоляция внешних стен Х Х Х Х Проведенные в течение всех четырех периодов серии контрольных замеров позволили оценить достигнутую реальную экономию тепловой энергии в зависимости от объема внедренных мер и технологий. Результаты оценки представлены ниже в Таблице 2. Таблица 2. Оценка экономии тепловой энергии от внедренных технологий. здания Внедрённые технологии Экономия энергии, 4 Гидроэлеватор с регулированием 0,0 6 Теплообменник с регулированием 3,5 8 Теплообменник с регулированием термостатические вентили 12,4 10 Теплообменник с регулированием термостатические вентили теплоизоляция здания 21,3 Обсуждение результатов Из таблицы видно, что оснащение гидроэлеваторного узла автоматическим регулятором не дало положительного эффекта.

Этот странный на первый взгляд результат объясняется тем обстоятельством, что демонстрационное здание 4, где было внедрено регулирование, является т.н. концевым в сети теплоснабжения и, вероятно, не получает избыточного тепла.

Таким образом, возможность регулирования без дополнительных мер по утеплению здания практически отсутствует.

В то же время установка теплообменников с автоматическим управлением в других зданиях позволила получить небольшую экономию, поскольку они находятся ближе к источнику тепла.

Кроме того, с установкой теплообменников был исключен отбор теплоносителя из системы.

В зданиях 8 и 10, помимо теплообменников с автоматическим регулированием на всех радиаторах в квартирах, были установлены термостатические вентили. Для того, чтобы стимулировать жильцов устанавливать термостаты, им возвращались переплаченные за тепло деньги. Контрольные замеры отчетливо показали, что жильцы активно пользовались термостатами.

Мероприятия по утеплению зданий 8 и 10 в сочетании с ранее установленными теплообменниками и термостатами безусловно дали максимальный результат. Экономия в 21 , по всей видимости, является вполне реальной и соответствует идее и предварительным оценкам проекта. Проводя сравнения с другими зданиями, можно заключить, что собственно меры по утеплению дают экономию теплоэнергии не менее 9 . Заметим еще раз, что утепление не даст ожидаемый результат, если жильцы открывают окна в периоды с умеренной погодой, и, значит, какое-либо регулирование поступления тепла совершенно необходимо.

Для клиентов системы централизованного теплоснабжения установка индивидуальных теплообменников с регулированием в каждом здании может оказаться дорогим удовольствием из расчета на одну квартиру примерно 250 . Та же процедура на уровне центрального теплового пункта один ЦТП может обслуживать от 5 до 25 зданий с дополнительным простым регулированием в каждом доме может дать почти такой же эффект при затратах около 80 на квартиру.

Экономика энергосбережения дает ряд весьма любопытных цифр q стоимость мер по теплоизоляции здания без регулирования примерно равна экономии за первый год q добавка стоимости автоматического регулирования на уровне ЦТП приводит к сроку окупаемости простому от 2 до 3 лет q общая стоимость регулирования на уровне ЦТП и теплоизоляции здания сравнима с размером годовой Государственной субсидии в расчете на одну квартиру, выплаченной на отопление жилых зданий в 1992-1993 годах.

Выводы Меры по теплоизоляции и автоматическое регулирование, внедренные в здании 10, убедительно показали, что можно сэкономить более, чем 20 тепловой энергии, идущей на отопление дома. Это была не теоретическая, а реально продемонстрированная цифра. Фактическая экономия почти всегда меньше, чем полученная инженерным расчетом, поскольку люди время от времени открывают окна для проветривания квартир, какие-то окна не могут быть уплотнены, некоторые жильцы чувствуют себя более комфортно при повышенной температуре в помещении и стараются достичь ее вместо того, чтобы экономить энергию, и т. д. Необходимо глубоко осознать, что только сочетание мер по теплоизоляции и автоматического регулирования теплопотребления может дать значительную экономию энергии.

Утепление может снизить количество энергии, необходимое зданию. Регулирование требуется, чтобы снизить количество энергии, которое здание потребляет.

Анализ данных, полученных в течение двух отопительных сезонов, показал, какие энергосберегающие технологии и меры являются наиболее экономически эффективными для многоквартирных жилых зданий из сборного железобетона заделка щелей и трещин, уплотнение окон и дверей, установка радиаторных отражателей теплоизоляция чердака крыши автоматическое управление теплоснабжением на уровне здания или центрального теплового пункта. Установка термостатических радиаторных вентилей не кажется столь же выгодным с экономической точки зрения мероприятием, но возможность индивидуального регулирования температуры в помещении безусловно чрезвычайно важна для повышения комфортности проживания.

Планы города Кракова снизить объем выбросов, отравляющих атмосферу, путем остановки и закрытия 633 мелких угольных котельных с переключением питаемых ими зданий на систему централизованного теплоснабжения увеличивают общую нагрузку на теплосети приблизительно до 2060 МВт. Для сравнения тепловая мощность существующей на сегодня ТЭЦ составляет 1730 МВт. Очевидно, что выполнение городской программы энергосбережения, позволяющей снизить нагрузку на 20 , снимает необходимость в строительстве нового централизованного источника теплоснабжения.

Для того, чтобы поддержать и развить стремление к экономии энергии, необходимо также пересмотреть систему тарифов, субсидий и платежей так, чтобы люди, потребляющие тепло, имели возможность регулировать по своему усмотрению величину этого потребления и имели экономические стимулы к его снижению. 4 . III.Использование солнечной энергии. 1.