Энергоэффективность в строительстве

Энергоэффективность в  строительстве.

Доля коммунальных платежей в бюджете  каждой семьи растет год от года. Стоимость энергоресурсов растет с  динамикой 25% в год. В таких условиях принципиальной задачей является внедрение энергоэффективных технологий, а одним из главных навыков определяющих конкурентоспособность это умение эффективно использовать ресурсы.

Проектные решения  заложенные в объекте строительства  в дальнейшем являются одним из основных факторов определяющих затраты на его  эксплуатацию. Поэтому думая о завтра, нужно сегодня строить энергоэффективные, комфортные для проживания и работы здания.

Так что такое  энергоэффективный дом? Многие думают что для того чтобы дом был  энергоэффективным достаточно сделать  потолще потеплее стены, стеклопакеты с ТОП-овским покрытием. Однако мало кто задумывается сколько тепла уходить в канализацию когда мы моем посуду, сколько тепла выходит в вентиляцию когда нас нет дома.

Чтобы построить  энергоэффективный дом нужно  для начала понять, а куда же расходуется  энергия поступающая в дом.

Для жилого здания это три основных направления использования энергии:

1. Электроэнергия – основное потребление это бытовое потребление, небольшая часть идет на коммунальное освещение и работу инженерных систем обеспечивающих жилье (лифт, повысительные насосы и т.д.).

На долю электроэнергии приходится не более 15 % от общего энергопотребления  здания. Это наиболее субъективная статья потребления энергии и  зависит в основном от сознательности людей проживающих в доме, и их желания рационально использовать энергию. Однако проектные решения заложенные в дом, должны обеспечить оптимальное энергопотребление дома, даже если жильцы и не задумываются об этом.

2. Расход энергии на горячее водоснабжение. Занимает около 39% (иногда и до 50%) энергопотребления здания. Причем практически вся энергия потраченная на ГВС в конечном итоге оказывается в канализации, а снижение потребления напрямую влияет на комфортность проживания.
3. Расход энергии на отопление. Самая большая часть энергопотребления дома 46%  и более.

 

 

Рисунок 1. Структура энергозатрат жилого здания.

Если с двумя предыдущими  статьями энергопотребления более  менее понятно, то о структуре  теплопотерь здания мало кто задумывается и основным направление борьбы с  теплопотерями до сих пор остаётся тотальное утепление всего чего только можно.

Разложив структуру теплопотерь  получаем, что в современном доме утепленном в соответствии с действующими нормативами, на теплопотери через  ограждающие конструкции (стены, окна, крыша) приходиться менее половины теплопотерь, а большая часть уходит через вентиляцию. При этом требования СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий» достаточно жесткие в части требуемого сопротивления теплопередачи ограждающих конструкций, и дальнейшее усиление этих требований не принесет желаемого результата.

Рисунок 2. Структура теплопотерь  жилого здания.

Для получения энергоэффективного здания требуется консолидация инженерных решений по всем направлениям проектирования:

1. Архитектурно-строительные решения;
2. Инженерное обеспечение дома;
3. Использование наиболее эффективных для данных условий источников энергии.

Исходя из этих выводов и выполнялся проект энергоэффективного дома в г. Барнауле.

 

Энергоэффективный дом по ул. Смирного, 67 в городе Барнауле.

1. Архитектурно строительные решения:

Меридиональная ориентация здания позволяет увеличить теплопоступления в здание от солнечной радиации за счет ориентации фасадов со светопрозрачными конструкциями на стороны света по ходу движения солнца Восток – Юг- Запад. Со стороны северного торца здания расположен автономный источник теплоснабжения здания, с основным инженерным оборудованием.

Такое расположение здания позволяет более гибко  подходить к объемно планировочным  решениям здания, и размещать различную  номенклатуру квартир в подъезде.

Мероприятия по снижению теплопотерь здания через ограждающие конструкции.

Для снижения теплопотерь  через стены применена система «мокрого» фасада, это позволяет при минимальных затратах обеспечить высокое сопротивление теплопередачи стен. Система полностью изолирует отапливаемое здание, исключает мостики холода, своевременно удаляют влагу, сконцентрированную внутри системы наружной теплоизоляции, делают невозможным образование плесени и грибка на поверхности стен внутри конструкции. Позволяют аккумулировать тепло в ограждающей конструкции, создавая благоприятный климат внутри здания. Способствует решению главной задача фасадных теплоизоляционных систем – достижение оптимального баланса влажности и температуры в помещениях в сочетании с минимальными затратами на отопление.

Также способствует сокращению теплопотерь применение двойного утепленного тамбура, дверей с доводчиками, остекление лоджий, утепление подвала.

В качестве утеплителей применены утеплители нового поколения с коэффициентом теплопроводности λ=0,03 Вт/(м×°С). Сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций принята не менее R₀= 5,2 м²×°С/Вт.

Светопрозрачные конструкции приняты в деревянном исполнении со стеклопакетами с низкоэмиссионными стеклами, на основе нанотехнологий (Роснано). Сопротивление теплопередаче не менее R₀= 0,8 м²×°С/Вт.

2. Решения по инженерному оборудованию.

Одной из основных идей эффективного использования энергии является её тотальный учет, с целью минимизации  неэффективного использования. Проектом дома предусмотрено обязательный поквартирный учет всех видов поступаемой энергии:

1. Учет водоснабжения;
2. Учет тепла горячего водоснабжения;
3. Учет тепла отопления;
4. Учет электроснабжения.

Если по норме водопотребление составляет 350 л/чел в сутки, то при установке счетчиков по статистике 180-200 л/чел в сутки. Учет тепла должен стимулировать рациональное использование тепловой энергии каждым жильцом, и исключить открытые форточки зимой и излишне высокую температуру в помещениях.

Для контроля температуры в помещении применены автоматические терморегуляторы на каждом отопительном приборе.

Вторая принцип энергосбережения это максимально возможное использование энергии, и её повторное использование.

С этой целью система вентиляции дома выполнена не в привычном, «СНиП-овском» варианте (т.е. естественная), а механическая приточно-вытяжная с рекуперацией тепла выходящего воздуха и с синхронизированными регулируемыми притоком и вытяжкой.

В техническом чердаке установлены  рекуператоры производительности 2300 м³/ч.

Максимальный объем удаляемого воздуха в системе вентиляции дома 2300 м³/ч, при схеме 60 м³/ч удаление воздуха из кухни, 50 м³/ч удаление воздуха из санузла.

Для эффективного использования тепловой энергии в систему вентиляции добавлен пластинчатый рекуператор, позволяющий  использовать 60 % тепла удаляемого воздуха.

Одной из особенностью проекта является система регулирования объемов  вентиляции, с возможностью полного  блокирования системы вентиляции при  отсутствии человека в квартире.

Снижение расхода тепловой энергии  на подогрев приточного воздуха планируется снизить за счет рекуперации тепла на 60%, за счет регулирования воздухообмена на 30%.

Таким образом ожидаемая экономия тепловой энергии на подогрев приточного воздуха составит 72%.

Также преимуществом такой системы  является более качественная работа система вентиляции, и избежание проблем которые возникают при естественной вентиляции (отсутствие притока при закрытых окнах, и вытяжки зависящей от погодных условий), возможность фильтрации приточного воздуха, возможность установки центрального кондиционера.

3. Автономный источник теплоснабжения.

На вводе в здание предусмотрено устройство автономного  источника теплоснабжения (АИТ). В  АИТ установлено оборудование:

- Два газовых котла;

- На крыше дома расположены вакуумные солнечные коллекторы;

- Tеплонасосная система, использующая низкопотенциальное тепло поверхностных слоев Земли, состоящая из теплового насоса и вертикальных теплообменников, расположенного в грунтовом массиве.

- Система накопительных бойлеров для аккумулирования тепловой энергии получаемой за счет автономных источников теплоснабжения;

Система на базе солнечных вакуумных  коллекторов предназначена для  производства горячей воды заданной температуры, путем поглощения солнечного излучения, преобразования его в  тепло, аккумуляции и передачи потребителю.

Система состоит из двух основных элементов:

- наружного блока - солнечных  вакуумных коллекторов;

- внутреннего блока - резервуара-теплообменника.

Система тепловых насосов. Отбор тепла с помощью вертикального теплообменника, расположенного в грунтовом массиве. Система теплосбора открытая. Тепловой насос типа «солевой раствор – вода» с электроприводом. Расчетный годовой рабочий коэффициент 4,2.

Принцип действия АИТ  основан на поддержании заданного  перепада давления, необходимого для  обеспечения циркуляции теплоносителя в системе теплопотребления абонентов, а также для учёта и контроля использования теплоты теплоносителя.

Система теплоснабжения - закрытая, при качественном регулировании, с автоматическим поддержанием температуры  теплоносителей по отопительному графику, в зависимости от температуры наружного воздуха.

Система АИТ предусматривает  учет расходов тепла и сетевой  воды в системах отопления, вентиляции и горячего водоснабжения, а также  раздельный учет в системах холодного  и горячего водоснабжения. Также предусмотрен раздельный учет поступления тепла от разных источников (газовые котлы, теплонасосная система, система солнечных коллекторов) для дальнейшего анализа.

Автоматика АИТ предусматривает  приоритет на получения тепла  от возобновляемых источников энергии (солнечных коллекторов), при нехватке солнечной энергии включается в работу систем теплового насоса либо газовые котлы, причем в зависимости от тарифов на газ и электроэнергию предоставляется возможность настройки приоритета работы систем теплоснабжения.

Ожидаемый эффект от использования  автономных источников теплоснабжения составляет 50 %.

Таким образом экономия энергии на ГВС составит 50%.

На торце здания предусмотрено  расположение тонкопленочных солнечных  модулей на базе технологии Oerlikon (Роснано) с инвертором, которая позволит снизить затраты на электроэнергию. Для освещения внутри дома предусмотрено использование светодиодных светильников с датчиками движения, в системе наружного освещения - автономные светодиодные светильники с питанием от аккумуляторов, подзаряжаемых солнечными батареями.

 Зарядные устройства, аккумуляторные  батареи, инверторы устанавливаются  в специальном помещении.

 

Сравнительная таблица ожидаемого результата экономии энергии энергоэффективного дома

	Новые здания строящиеся по действующим нормам	Существующие здания
Расход тепла на отопление	45%	65%
Расход тепла на ГВС	50%	60%
Потребление электрической энергии	5.5 %	5.5 %
Итого:	47%	63%