Проекты домов

 

Проекты домов, общественных зданий, посёлков и пр.

 







Архитектурное бюро Глушкова



Опубликовано: Октябрь 3, 2004

Строительство энергоэффективных домов

Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века №6/2002   15.11.2002

Итоги и перспективы развития

В связи с высокой актуальностью и практической значимостью рассматриваемой проблемы редакция журнала публикует заслушанные на НТС доклады и пункты решения, принятые в обеспечение развития строительства энергоэффективных домов.

ИТОГИ СТРОИТЕЛЬСТВА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОГО ДОМА В НИКУЛИНЕ


А.П. АРТЕМОВ, начальник отдела ТУ ЦОПУ КС МО РФ

В соответствии с Долгосрочной программой энергосбережения в Москве, Министерством науки и техники Российской федерации, Правительством Москвы и ВСК МО РФ в целях создания и апробации технологий, обеспечивающих снижение до 50% затрат энергии на теплоснабжение, реализован проект энергоэффективного жилого дома в микрорайоне «Никулино-2» (см. рис. 1).

Концепция зданий с эффективным использованием энергии (энергоэффективных зданий) разработана в Российской академии архитектуры и строительных наук в конце 1990-х годов.

В соответствии с этой концепцией, энергоэффективным является экологически чистое здание, в котором с заданной обеспеченностью поддерживается комфортный микроклимат и реализован комплекс мероприятий, обеспечивающих существенное снижение расхода энергетических, материальных и других ресурсов, в том числе за счет использования вторичных и возобновляемых источников энергии.

Решение проблемы создания такого жилья основано на комплексном системном подходе, когда здание и его инженерное оборудование рассматриваются как единая теплоэнергетическая система, а эффект энергоресурсосбережения достигается оптимальным сочетанием архитектурно-градостроительных, объемно-планировочных решений, повышением теплозащиты оболочки и совершенствованием систем инженерного оборудования.

Не случайно при выборе представительского здания для данного пилотного проекта предпочтение было отдано серии 111/350 МО, отличающейся от широко применяемой в московском строительстве серии П-44 лучшими объемно-планировочными решениями и удельными энергетическими показателями.

Разработке проекта жилого дома и его инженерного оборудования предшествовало тщательное технико-экономическое обоснование энергоэффективных технологий, выполненное под руководством Технического управления КС МО, АВОК и ОАО «ИН-СОЛАР-ИНВЕСТ», специалистами 26 ЦНИИ МО РФ, ВИТУ и других научно-исследовательских и проектных организаций.

Повышение теплозащиты оболочки здания обеспечивается за счет применения трехслойных наружных панелей с эффективным утеплителем - пенополистиролом с приведенным сопротивлением теплопередаче более 3,2 м2 град/Вт, установки эффективных оконных блоков, а также остекления лоджий. Последнее решение приводит к снижению (до 5%) расчетных тепловых потерь зданий и годового расхода тепла (до 8%) за счет поглощенного солнечного излучения.

Важное место при обосновании и разработке проекта уделялось созданию комфортных условий внутренней среды помещений и, в частности, обеспечению нормативного воздухообмена, который, как правило, естественным образом не достигается в случае применения современных герметичных окон со стеклопакетами.

При обосновании системы вентиляции учитывался как зарубежный, так и отечественный опыт, при этом в качестве критериев принималось: обеспечение надежной и регулируемой подачи воздуха, его чистоты, газового и ионного состава, безопасности жильцов, возможность утилизации тепла, а также приемлемые капитальные затраты. Анализировались схемные решения по центральной приточно-вытяжной механической вентиляции, местной (квартирной) системе с рекуператорами тепла, а также системе с утилизацией тепла на подогрев воды для горячего водоснабжения, в том числе с использованием тепловых насосов.

В результате в проект была заложена организация воздухообмена за счет использования естественного притока свежего воздуха через специальные клапаны в оконных блоках и центральной механической вытяжной системы с установкой в каждой квартире вытяжных клапанов с автоматическим регулированием расхода воздуха. Для этого на 78 заводе Минобороны изготовлены специальные оконные блоки с коробкой увеличенной высоты переплета для установки регулируемых приточных решеток.

Такое решение позволило утилизировать тепло вытяжного воздуха, на подогрев которого уходит около 50% всего потребляемого тепла на отопление здания.

Поддержание необходимой температуры воздуха в помещениях обеспечивается по квартирной двухтрубной системой центрального водяного отопления с под плинтусной горизонтальной разводкой и квартирными расходомерами воды с выводом данных на домовую систему автоматизированного учета тепла. Отопительные приборы - конвекторы «Универсал-ТБ» оборудованы автоматическими термостатическими клапанами, сокращающими потребление тепла при поступлении солнечной радиации и бытовых тепловыделений за счет индивидуального регулирования.

Как показали технико-экономические расчеты, наибольший эффект энергосбережения в жилых зданиях может быть достигнут за счет утилизации тепла вытяжного воздуха, сточных вод и грунта для нагрева воды в системе горячего водоснабжения с помощью тепловых насосов.

В отличие от отопления система горячего водоснабжения (ГВС) потребляет круглогодично воду с постоянной невысокой температурой, при которой достигаются приемлемые энергетические показатели электроприводных тепловых насосов.

Проектный расход тепла на ГВС жилого дома может быть полностью обеспечен утилизацией тепла воздуха и сточных вод, однако из-за отсутствия надежной технологии очистки и теплообменного оборудования для сточной воды, в проекте заложена комбинированная система теплосбора, последовательно замкнутая на теплоутилизаторы вытяжного воздуха и грунтовые скважинные теплообменники (зонды), сооруженные вблизи здания.

Теплонасосная установка включает четыре тепловых насоса (см. рис. 2) тепло производительностью по 30 кВт, каждый из которых нагревает воду до 45°С в подключенном к нему баке-аккумуляторе емкостью до 2 м3. При такой температуре обеспечивается оптимальный расход электроэнергии на привод тепловых насосов.

Догрев теплоносителя осуществляется в двух проточных электрокотлах мощностью по 18 кВт с накоплением в высокотемпературных аккумуляторах (80°С). Эти котлы работают в ночное время с оплатой за потребленную энергию по льготному тарифу. Расчетная температура (55°С) получается смешением в автоматическом смесительном клапане воды из низко- и высокотемпературных аккумуляторов.

Проектирование инновационной части проекта выполнено ИНСОЛАР-ИНВЕСТ при участии 53 ЦПИ МО РФ, а монтаж оборудования и пусконаладочные работы осуществляло 109 ССУ и ПРИМЭКОСТРОЙ. Расходы по смете на монтаж инновационной части составляют 6642 тыс. рублей (в ценах октября 2000 г.), или в удельных показателях -948 руб./м2, что составляет 10% дополнительной стоимости 1 м2.

В процессе пусконаладочных работ, эксплуатации и экспериментальных исследований в течение отопительного сезона 2001 - 2002 года установлено, что система работоспособна и в основном выдерживает заложенные в проектах рабочие параметры. Средний коэффициент преобразования тепловых насосов находится в пределах 3 - 3,5. За счет использования низко потенциального тепла возмещается около 80% теплопотребления. Эти результаты получены методом моделирования водопотребления в виду незначительного заселения дома. Более достоверные данные могут быть установлены при полном заселении с выводом системы в расчетный режим.

Вместе с тем выявлен ряд факторов, снижающих эффективность энергосбережения. Так, например, установленная мощность насосов и вентиляторов (более 15 кВт) сводит значения коэффициента преобразования установки в целом до двух. Требует дальнейшей доработки технологическая схема обвязки тепловых насосов и аккумуляторов для эффективного использования явления стратификации воды, а также система управления верхнего уровня (АСУ и диспетчеризации), обеспечивающая оптимальные режимы функционирования и контроля подсистем, раздельный автоматический учет электроэнергии тепловых насосов и других потребителей дома, что и предполагается выполнить в течение 2002 года. В целом, созданный в Министерстве обороны экспериментальный дом высокой энергетической эффективности позволяет после приобретения определенного опыта эксплуатации, рекомендовать наиболее удачные решения как для нужд Министерства обороны РФ, так и в интересах гражданского строительства

РЕЗУЛЬТАТЫ НАТУРНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ТЕПЛОВОГО РЕЖИМА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОГО ДОМА

Г.П. ВАСИЛЬЕВ, председатель совета директоров ОАО «ИНСОЛАР-ИНВЕСТ», канд. техн. наук


Уровень эффективности энергоиспользования является своего рода индикатором научно-технического и экономического потенциала страны, позволяющим оценивать издержки общества на удовлетворение своих энергетических потребностей. Сопоставление показателей энергоемкости экономики России и развитых западных стран показывает, что удельная энергоемкость валового внутреннего продукта (ВВП) в нашей стране выше, чем в развитых странах Западной Европы почти в 3 раза и в 1,8 раза больше, чем в США, длительное время активно проводящих энергосберегающую политику при финансовой поддержке и законодательном регулировании в сфере производства и потребления энергоресурсов.

Расчеты показывают, что потенциал энергосбережения в городском хозяйстве Москвы составляет около 40% всего энергопотребления города. При этом следует помнить о том, что инвестиции, необходимые для реализации энергосберегающих мероприятий у потребителей энергоресурсов в 3 - 4 раза ниже, чем затраты на производство соответствующего количества энергоресурсов. Реализация разумной энергосберегающей стратегии может оказать широкое и многогранное положительное влияние на развитие экономики Москвы,в том числе и на повышение уровня жизни москвичей.

В табл. 1 представлены проектные показатели энергоэффективности эккспериметального дома , а в табл. 2 и 3 -результаты экспериментальных исследований, которые проводились ОАО "ИНСОЛАР-ИНВЕСТ" с декабря 2001 года по апрель 2002 года.

Таблица1

№ п/п Энергосберегающие технические решения и мероприятия Оценка эффективности энергосберегающих решений
кВт ч/м2 %
1 Затраты на отопление 95 100
1.1. Поквартирный автоматический контрольи учет потребления теплоты 4,7 5
1.2 Авторегулируемый организованный приток наружного воздуха через воздухозаборные устройства в верхней части окон 1,9 2
  Энергосбережение по п.1 6.6 7
  Энергопотребление по п.1 88.4 93
2 Энергозатраты на ГВС 105 100
2.1 Поквартирный автоматический контроль и учет потребления горячей воды 5.2 5
2.3 Установка кранов с регулируемым напором воды 3.1 3
2.4 Использование теплоты грунта и утилизация теплоты вентилляционных выбросов в ТНУ на нужды ГВС 65.9 63
2.4 Энергосбережение по п.2 77.3 74
2.4 Энергопотребление по п.2 27.7 26
  Всего
-энергозатраты на теплоснабжение
(отопление и ГВС)
-энергосбережение


116.1
83,9


58
42



При проведении исследований были использованы три группы датчиков и регистрирующих устройств. К первой группе относятся оборудованные встроенными датчиками малогабаритные регистрирующие устройства smart Logger фирмы ACR Systems, записывающие информацию в автоматическом режиме и сохраняющие ее до 10 лет.

Вторую группу составляли электросчетчики и расходомеры Istametr pn10, которыеустанавливались в каждой квартире на входах систем отопления, холодной и горячей воды и подключались к системе ЭНЭЛЭКО.

Третью группу измерительного оборудования представляли два теплосчетчика, установленные в подвале дома на теплонасосный тепловой узел и на систему отопления дома.

Важной особенностью проекта является использование теплонасоссной системы горячего водоснабжения.

Таблица 2

Результаты натурных исследований теплового режима экспериментального энергоэффективного дома
Основные характеристики и показатели Обозначение Единицы измерения Базовый дом Проектное значение Результаты экспериментов
Уровень теплозащиты наружных ограждающих конструкций
1 Приведенное сопротивление теплопередаче
-стен

Rrw
m2*0C|Bт 2.56 2.28 3.28
- окон и балконных дверей RrF m2*0C|Bт 0,55 0,6 0,6
- покрытий чердачных перекрытий RrC m2*0C|Bт 3,3 4,39 4,39
- перекрытий над подвалами и подпольями Rrf m2*0C|Bт 2,8 4,27 4,27
- перекрытий над проездами и под паркерами Rrf m2*0C|Bт - 1,63 1,63
2 Приведенный коэффициент теплопередачи здания Кrm Вт/(м2*0C 0,72 0,496 0,496
Энергетические нагрузки здания
1 Потребляемая мощность систем инженерного оборудования
отопления
No кВт 362.51 379 370
- ГВЦ с теплонасосными установками (ГНУ) NT кВт - 90 83
- горячего водоснабжения Nгв кВт 453.62 - -
- электроснабжение Nэ кВт 474.00 474 474
- дгугих систем (вентиляторы - электропривод) Nд кВт - - 11
2 Средние суточные расходы
природного газа
Qпг м3/сут - - -
- холодной воды Qхв м3/сут 135.5 135 -
- горячей воды Qгв м3/сут 119.24 35 30
3 Удельный максимальный часовой расход тепловой энергии на 1 м2площади квартир
на отопление здания
qh Вт/м2 50.46 57.6 56.2
- в том числе на вентиляцию q Вт/м2 - - -
- тепловой на горячее водоснабжение (qгв) Вт/м2 69 - -
- электроэнергии на горячее водоснабжение (qгвэ) Вт/м2 - 14 12.6
Показатели энергоемкости здания
1 Годовые расходы энергетических ресурсов на здание (жилую часть здания)
тепловой энергии на отопление в холодный и переходный периоды года
Qh МДж/год
МВт*ч/год
3,81*106
1059

577

560
- тепловой энергии на горячее водоснабжение Qгв МДж/год
МВт*ч/год
3,82*106
1061
- -
- электрической энергии Э МВт*ч/год 814,39 1016 1033
- В том числе
на общедомовое освещение
Эо МВт*ч/год 62,03 62 62
- в квартире Эк МВт*ч/год 323,85 324 324
- на силовое оборудование и ТНУ Эс МВт*ч/год 182,25 384 430
- на водоснабжение и канализацию Эв МВт*ч/год 195,05 195 166
- на отопление Э отопл МВт*ч/год 51.211 51 51
- природного газа   м3      
2 Удельные годовые расходы энергетических ресурсов в расчете на 1 кв. м площади квартир:
тепловой энергии на отопление в холодный и периходный периоды года
qh МДж/м2год
кВт*ч/м2год
582,1
162
87,6 85,0
- тепловой энергии на горячее водоснабжение qгв МДж/м2год
кВт*ч/м2год
583,6
162,1
   
- электрической энергии qэ кВт*ч/м2год 30/5 154 157
- Удельная эксплуатационная энергоемкость здания (обобщенный показатель годового расхода топливно-энергетических ресурсов в расчете на 1 кв.м площади квартир q/td>

 

кВт*ч/м2год 43,9 30 30
-

 

 

 

 

Экономия энергии   % 0 42 31,6

В настоящее время технологии теплоснабжения, использующие тепловые насосы, применяются практически во всех развитых странах мира. Все широкомасштабные программы по экономии энергии, реализуемые за рубежом, предусматривают их широкое применение. Преимущества технологий, использующих тепловые насосы, в сравнении с их традиционными аналогами связаны не только со значительными сокращениями затрат энергии в системах жизнеобеспечения зданий и сооружений, но и с их экологической чистотой, а также новыми возможностями в области повышения степени автономности систем теплоснабжения. По всей видимости, в недалеком будущем именно эти качества будут иметь определяющее значение в формировании конкурентной ситуации на отечественном рынке теплогенерирующего оборудования.





Похожие темы


----------------------------





Скрыть комментарии (0)


Вход/Регистрация - Присоединяйтесь!

Ваше имя: (или войдите через соц. сети ниже)
Комментарий:
Avatar
Обновить
Введите код, который Вы видите на изображении выше (чувствителен к регистру).
Для обновления изображения нажмите на него.
« Технологические процессы производства листового термически полированного стекла на линии многофункционального назначения Современная кровельная система RUFLEX »