Эффективное использование энергетических ресурсов

   I.Введение. 

   Максимально эффективное использование богатых  энергетических ресурсов страны для  возрождения и последующего подъёма  экономики и обеспечения достойной  жизни населения провозглашено  главной целью энергетической стратегии  страны.

   Основным  направлением экономического и социального  развития Республики Беларусь определено усиление режима экономии, являющегося одним из важнейших факторов интенсификации производства.

   Важнейшую роль в этом направлении играет экономия топливно-энергетических ресурсов. Мероприятия, обеспечивающие интенсификацию энергосбережения, имеют значительно более высокую  рентабельность по сравнению с наращиванием энергоресурсов.

   Экономия  энергии сегодня рассматривается  многими развитыми странами и  как важнейшая национальная экологическая  и экономическая проблема: экологическая - поскольку снижение электропотребления означает сокращение производства энергии  тепловыми станциями и соответственно снижение загрязнения окружающей среды  выбросами ТЭЦ; экономическая - потому, что энергетические затраты сегодня  составляют львиную долю себестоимости  любого вида продукции, товаров или  услуг. На решение этой проблемы во многих странах направлена  вся  мощь законов и норм.

   Крупнейшими потребителями топливно-энергетических ресурсов в нашей стране являются строительный комплекс и жилищно-коммунальное хозяйство.

   Анализ  показывает, что из-за несовершенства генпланов и выбора плотности  застройки, архитектурно-планировочных  решений жилищно-гражданского строительства  нерациональный расход энергоресурсов составляет около 20-25%. Энергозатраты  на производство строительных материалов и конструкций более чем в 1,5 раза превышают аналоги зарубежных стран, а продукция предприятий стройиндустрии (наружные ограждающие конструкции, окна и др.) по энергоэкономичности уступает зарубежной. Затраты энергии на эксплуатацию существующего фонда жилых и общественных зданий - в 3 раза превышают аналогичные показатели развитых европейских стран. Энергопотребление только на горячее водоснабжение на душу населения вдвое выше, чем в этих странах.  
 
 
 
 

   1.Актуальность  и состояние проблемы  энергосбережения. 

   Актуальность  проблемы в настоящее время обусловлена  неэффективным расходованием природных  и материальных ресурсов, значительным сокращением производства тепловой и электрической энергии. Уменьшение темпов снижения спроса на топливо  и энергию по сравнению с динамикой  производства связано с некоторым  ростом энергопотребления в коммунально-бытовой  сфере, сельском хозяйстве и промышленности из-за недогрузки производственных мощностей  и с относительно более медленным  падением производства энергоёмких  её отраслей.

   Строительство, куда входит и промышленность строительных материалов вместе с коммунально-бытовым  сектором, обладает громадным и далеко не использованным потенциалом энергосбережения.

   Как показывает анализ, в строительном  комплексе, энергия потребляется при производстве строительных материалов, их последующей перевозке, в самом процессе строительства, при эксплуатации объекта в течение его срока службы и во время возможного сноса или реконструкции. Сравнение этих видов потребления энергии показывает, что, как правило, больше всего энергии требуется при эксплуатации, что составляет 90% всего потребления энергии. Используемая для производства строительных материалов и изделий энергия составляет около 8%, а для их перевозки и на строительство объекта - 2%. Таким образом, с точки зрения энергетики, главное внимание при проектировании объектов строительного комплекса следует уделять повышению их эксплуатационных характеристик.

   Жилой фонд в Республике Беларусь, с точки зрения энергоиспользования при эксплуатации является весьма неэффективным. Проводимая в прошлые годы политика "дешёвых" энергоносителей привела к строительству зданий с низким термическим сопротивлением ограждающих конструкций, а отсутствие средств регулирования и учёта расхода тепловой энергии, горячей и холодной воды и природного газа - к расточительному их использованию населением. Завышенному потреблению способствовала также низкая эффективность автономных теплогенераторов и бытовых электроприборов.

   Главными  техническими факторами, приводящими  к повышенным удельным расходам энергоресурсов при строительстве и эксплуатации объектов строительного комплекса  являются:

• Использование в проектах зданий ограждающих конструкций с низким уровнем теплозащиты из-за несовершенной нормативной базы и острого постоянного дефицита в эффективных теплоизоляционных материалах;
• Сложившаяся ориентация промышленности стройиндустрии на преимущественный выпуск энергоёмких стеновых материалов и конструкций (карамзитбетон, железобетон, кирпич);
• Несовершенство систем тепло- и электроснабжения, инженерного оборудования зданий, недостаточная утилизация тепловых выбросов, слабое использование нетрадиционных источников энергии;
• Отсутствие систем регулирования и приборов контроля потребления тепловой энергии зданий и сооружений, несовершенство тарифов за использование тепловой энергии;
• Нарушение принципа комплексности и системности решения вопросов энергосбережения на всех уровнях проектирования, начиная от градостроительных и до инженерных задач. Относительно низкая стоимость топливно-энергетических ресурсов, недостаток нормативных требований к теплозащитным свойствам ограждающих конструкций, ориентация на приоритетность массивных конструкций из железобетона сделало строительство самым энергоёмким в мире.

   2.Техническая  политика и потенциал  энергосбережения  в строительстве. 

   Строго  говоря, поиск уязвимых мест в энергосбережении зданий должен вестись в направлении  совершенствования градостроительства, архитектурно-строительных и инженерных систем зданий как в новом строительстве, так и при реконструкции и  модернизации. 

   К энергосберегающим решениям можно  отнести:

• Размещение потребителей и источников энергии в соответствии с эффективными энерготехнологическими моделями; внедрение энергоэкономных приёмов планировки и застройки городов, жилых и общественных комплексов; совершенствование структуры застройки по этажности, протяжённости и конфигурации жилых домов и их расположению с учётом климатических особенностей региона и города;
• Рациональное планировочное и техническое решение схем развития, размещение инженерно-транспортных и энергетических коммуникаций и сооружений; применение наряду с централизованными системами инженерного оборудования децентрализованных (локальных) систем.

   К градостроительным решениям оптимизации  и экономичности инженерной инфраструктуры относятся:

- рациональное взаимное размещение энергоисточников и энергопотребителей (электричество, тепло, газ) уменьшающее расходы на транспортировку и снижающее материальные затраты на сооружение сетей;

- выбор и обоснование применения централизованных и децентрализованных систем инженерного оборудования;

- рациональная прокладка инженерных коммуникаций, обеспечивающая наряду с высокоэффективной теплоизоляцией снижение теплопотерь за счёт сокращения протяжённости коммуникаций. Кроме того, резервом повышения энергоэффективности градостроительных решений является использование подземного пространства в городах.

   Архитектурными  энергоэффективными проектными средствами решения жилых домов являются: уменьшение удельной ограждающей поверхности, использование грунта для теплозащиты  ограждающих поверхностей, разделение зон с различным температурным  фоном, планировочные приёмы ограничения  инфильтрации наружного воздуха, использование  элементов здания для утилизации солнечного тепла, включение активных гелиосистем в структуру здания и размещение в них специальных  аккумуляторов тепла и рекуператоров  и другие проектные решения.

   Совершенствование архитектурно-строительных систем зданий выдвигает на одно из первых мест задачу повышения их технического уровня на основе современных требований по энергоэффективности, в том числе расходу тепла на отопление.

   Расчёты показывают, что на современном уровне развития уже в ближайшие годы возможно сократить энергопотребление  в зданиях не менее, чем на 20%. 
 

   3.1. Климат местности и микроклимат помещений. 

   Здание  любого назначения должно обеспечивать создание искусственной среды для  жизни и деятельности людей. Необходимость  создания искусственной среды возникает  тогда, когда условия природной  среды не соответствуют требованиям  процессов жизнедеятельности людей, их социальным или индивидуальным потребностям и требованиям (или ограничениям) технологических процессов.

   Среди многочисленных природных условий, влияющих на существование человека на Земле, первостепенное значение всегда имели атмосферные условия. Разнообразие этих условий на обширной поверхности земли и их временная (сезонная) изменчивость привели к формированию понятий: климат территории, для ограниченного территориального пространства, имеющего, как правило, особенности климата, - микроклимат местности, а для искусственной среды помещений в зданиях - микроклимат помещений. И климат и микроклимат - это комплекс значений атмосферных параметров в определённом пространстве. В зависимости от целей или области применения этих понятий может изменять состав комплекса учитываемых параметров, но атмосферные параметры всегда остаются в его составе.

   Наружные  конструкции здания представляют собой, прежде всего, барьер той или иной структуры и формы, при помощи которого вычленяется из природной  среды часть её объёма для создания в ней искусственной среды. Совершенно очевидно, что, находясь между двумя  этими средами, конструкции испытывают воздействия со стороны каждой из них. Но, являясь ограждением искусственной  среды и непосредственно контактируя  с ней, они могут оказать активное влияние на параметры создаваемого в ней микроклимата. Поэтому в  системе климат - ограждающие конструкции - искусственная среда должны быть определены, прежде всего, возможные  климатические воздействия и  требуемые параметры микроклимата, а затем - диктуемые ими физико-химические свойства конструкций, необходимые  для выполнения последними ограждающих  функций.

     Микроклимат помещений определяют  следующие параметры: температура,  влажность, скорость движения  воздуха и инфракрасные излучения.  Регулирование параметров микроклимата  направлено на создание для  человека зоны комфорта. Зона  комфорта - оптимальное для организма  человека сочетание значений  микроклимата. Значения параметров  зоны комфорта определяются интенсивностью  процессов тепло- и влагообмена  человеческого организма в различных  состояниях: отдых, работа различной  тяжести, умственный труд и  особенностями сезонной адаптации  человека к различным климатическим  условиям.

   Следует учитывать, что в своём ежедневном цикле жизнедеятельности человек постоянно осуществляет переход из внешней среды в искусственную среду помещения и наоборот. Такие переходы влияют на процесс терморегуляции организма. Эта необходимость пребывания человека в двух средах накладывает свои требования к регулированию значений параметров микроклимата. Так, в жаркий период года, если разность между температурами наружного и внутреннего воздуха превышает 6 ºС (в среднем, поскольку эта величина зависит и от влажности воздуха), то возникает вероятность простудных заболеваний. С другой стороны, при очень холодной зиме для быстрой нормализации теплового состояния человека в помещении требуется более высокая температура, чем в районах с тёплой зимой. Поэтому гигиенические нормы микроклимата помещений должны учитывать влияние и этих факторов.

   3.2.Принципы совершенствования ограждающих конструкций. 

   Роль  строителя в создании требуемых  параметров искусственной среды  состоит, прежде всего в проектировании (или выборе) наиболее технико-экономически эффективных ограждающих конструкций  зданий в различных климатических  условий. Энергосбережение при проектировании и эксплуатации жилых зданий становится одной из важных приоритетных задач. При этом обязательным условием является обеспечение повышенных санитарно-гигиенических  и комфортных условий, диктуемых  требованиями СНиП II-3-79* и ГОСТ 30494-96 "Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях".

   Задачи  экономии энергии определили переход  к проектированию и строительству  зданий с повышенным уровнем теплозащиты, где значительная роль отводится  увеличению сопротивления теплопередаче  наружных стен зданий.

   Одним из массовых видов строительства  являются крупнопанельные здания. Мощная база строительной индустрии, высокие  темпы строительства таких зданий при далеко не удовлетворенном спросе на жилье сделало необходимым  найти такое конструктивное решение  наружных стен крупнопанельных зданий, которое бы удовлетворяло требования 2-го этапа СНиП П-3, не требовало бы значительной реконструкции или  замены стальных форм и оснастки для  их изготовления.

   Таким решением оказались трехслойные железобетонные панели с эффективным утеплителем взамен ранее применяющихся керамзитобетонных панелей. В качестве связей между наружным и внутренним слоями трехслойных панелей применены железобетонные шпонки. Эти связи - шпонки - имеют малые размеры поперечного сечения, армируются стержнями диаметром 4-5 мм из стали класса В-1 или Вр1 и располагаются прерывисто, равномерно распределяясь по всей площади панели. Изготовленные из тяжелого бетона, панели имеют качественную фактуру и могут изготавливаться фасадной поверхностью как вниз, так и вверх. Фасадные поверхности могут иметь полную заводскую готовность или окрашиваются в процессе строительства.