Урок № 15
Урок № 15. Енергозбереження в системах гарячого водопостачання. Будинки з обмеженим енергоспоживанням і незалежні будинки.
Д/з ст. 60-61
Енергозбереження в системах гарячого водопостачання.
1. Ефективна теплоізоляція трубопроводів
Енергозбереження при транспортуванні теплової енергії в першу чергу залежить від якості теплової ізоляції. Вона повинна мати не тільки низьку теплопровідність, повітро-і водопроникність, а так само низьку електропровідність, що зменшує до електрохімічної корозії матеріалу труби. Наявність вологи в теплоізоляції знижує ефективність її роботи, сприяє руйнуванню труб. Тому самі труби мають антикорозійне покриття, наприклад, у вигляді силікатних емалей, ізола і ін., А зверху теплової ізоляції укладають спеціальні профільовані футляри (наприклад, азбоцементні) або покривають її шаром обмазувальної, або оклеечной гідроізоляції. Така гідроізоляція перешкоджає надходженню вологи з повітря і грунту.
2. Малий гідравлічний опір трубопроводу
Відомо, що втрати тиску і потужність витрачається на прокачування теплоносія залежить насамперед від швидкості, і отже від діаметра трубопроводу. Необхідно відзначити, що збільшення діаметра хоча і зменшує потужність на прокачування теплоносія, але при цьому збільшується металоємність конструкції і енерговитрати на виробництво і монтаж трубопроводу і т.д. Тому збільшуючи діаметр і зменшуючи потужність, затрачену на прокачування теплоносія, замість очікуваної економії енерговитрат можна отримати їх збільшення. Зазвичай швидкості руху теплоносіїв при їх транспортуванні по трубах в різних галузях техніки залежать від умов роботи і робочих параметрів.
Енергозбереження за рахунок зменшення потужності, що витрачається на прокачування теплоносія, можна отримати при використанні замість сталевих труб пластикових (наприклад, поліпропіленових) для яких коефіцієнт гідравлічного тертя становить в середньому 0,007, що істотно нижче, ніж для сталевих труб.
3. Зниження теплового навантаження на системи опалення, вентиляції та кондиціонування
Архітектурно-планувальні заходи. Форма будівлі впливає на величину тепловтрат. Найбільш вигідною є форма, при якій відношення площі зовнішньої поверхні до об'єму мінімально. Такими є будівлі в формі куба або кулі.
Важливою є висота будівлі. При збереженні обсягу будівлі збільшення його висоти в 4 рази (наприклад, з 15 до 60 м.) Призводить до двократного збільшення річної витрати теплоти на опалення. На величину енергоспоживання будівлі також впливає його орієнтація (для будівель з витягнутими фасадами). Орієнтовані на південну половину горизонту фасади отримують чималі надходження сонячної радіації, які особливо відчутні на початку і в кінці опалювального періоду.
Теплозахист будівель. Завдання вибору теплозахисту стін і перекриттів - техніко-економічна. Посилення теплозахисту стін досягається збільшенням товщини теплоізоляційного шару в її конструкції (для сучасних багатошарових конструкцій) або самої конструкції (для одношарових). При збільшенні товщини стіни зростає її вартість, але скорочується теплове навантаження на систему опалення і вартість споживання теплової енергії.
Поєднання функцій огорож і систем. Найбільш простим способом зниження теплового навантаження на системи опалення, вентиляції та кондиціонування повітря в житлових будинках є скління лоджій. Ефективним способом зниження теплового навантаження в системах опалення, вентиляції та кондиціонування повітря в промислових і громадських будівлях служить видалення витяжного повітря через межстекольное простір вікон.
4. Здійснення економічних режимів роботи систем опалення, вентиляції та кондиціонування
Чергове опалення (зниження температури повітря в приміщенні в неробочий час. Придатно тільки для виробничих і громадських будівель. Для житлових приміщень воно не може бути застосовано, тому що люди в них можуть перебувають постійно, а зниження температури нижче +18 0С неприпустимо)
Зниження витрати повітря з урахуванням санітарних норм. (Використання періодичної вентиляції.) Принцип дії періодичної вентиляції заснований на тому, що при вентилюванні приміщення свіжим повітрям концентрація шкідливості (наприклад, вуглекислого газу в громадському приміщенні) убуває швидко (за експоненціальним законом), а при бездіяльності вентиляції підвищення концентрації шкідливості в повітрі приміщення протікає повільніше (за лінійним законом).
5. Використання додаткових джерел енергії для систем опалення, вентиляції та кондиціонування
Застосування теплових насосів. Енергозбереження досягається за рахунок утилізації низькотемпературної системою скиду або природного теплоти.
Утилізація теплоти скидного повітря. Для утилізації теплоти викидного повітря використовуються утилізатори різних видів, що мають різну ефективність. Найбільш високою ефективністю володіють регенеративні теплообмінники з обертової насадкою. Енергозбереження досягається за рахунок передачі теплоти від витяжного повітря до припливному.
6. Використання теплоти сонячної радіації
Пряме використання сонячної радіації обіцяє істотні вигоди. Сонячна радіація має екологічною чистотою, доступністю. Однак пряме використання тепла сонця утруднено через відносну складність поглинання і трансформації, а також через розбіжність у часі приходу і споживання енергії.
7. Застосування інфрачервоних випромінювачів
Для обігріву постійних і непостійних робочих місць в виробничих і допоміжних приміщеннях; приміщень і майданчиків цивільного призначення; приміщень і конструкцій в процесі будівництва будівель і споруд; систем сніготанення на відкритих і напіввідкритих майданчиках, на покрівлях будинків і споруд можливе застосування інфрачервоних випромінювачів (газових або електричних). Енергозбереження досягається за рахунок зменшення опалювального об'єму приміщення, відсутність перегріву верхньої зони приміщення, малої теплової інерції і гнучкості управління.
Які вимоги пред'являються до пасивного будинку:
Річна витрата енергії на опалення не більше 15 кВт*год / (м2*рік)
Теплоізоляція огороджувальних конструкцій (стіни, зовнішнє перекриття, підлогу 1го поверху), коефіцієнт теплопередачі U менше 0,15 Вт / (м2 * K);
Відсутність містків холоду
Герметичність будівлі, згідно тесту на герметичність (blowdoor test по DIN EN 13829). Виток повітря при перепаді тиску 50 Па не більше n50 *0,6/год
Енергоефективні вікна та скління U<0.8 Вт / (м2 * K)
Вентиляційна система з рекуперацією тепла з ККД не менше 75% і мінімальним споживанням електроенергії.
Виходячи з цих вимог енергоефективні будинки мають ряд особливостей:
Орієнтація кімнат. Приміщення в будинку повинні бути розташовані таким чином, щоб в холодну пору сонячні промені, максимально нагрівали приміщення через вікна. Взимку це відмінно, проте влітку бажано сонця мати поменше. Для цього в проекті слід передбачити спеціальні сонцезахисні пристрої. Це може бути достатній винос покрівлі, балкони, перголи або тканинні маркізи.
Балкон в пасивному будинку не повинен розривати теплоізоляційну оболонку будівлі. Тобто традиційний балкон, що спирається на стіну будинку, а тим більше консольний балкон, є містком холоду і в пасивному будинку неприпустимі. Балкон в пасивному будинку може бути приставним, тобто такий що спирається на незалежні від стін, окремо стоящі колони.
Форма будинку. Порізаний план призводить до збільшення площі стін і відповідно до зростання тепловтрат. Якщо ми проектуємо пасивний будинок, то бажано, щоб будинок мав прямокутну або квадратну форму.
Орієнтація покрівлі. Розміщення на похилому даху сонячних батарей вводить свої обмеження. Скат покрівлі на якому закріплені сонячні панелі повинен орієнтуватися на південь, при цьому кут нахилу покрівлі, для київської області, становить близько 30 град. При плоскій покрівлі це на перший погляд вирішується дещо простіше. Однак з'являються нові вимоги до конструкції плоскої покрівлі на яку спираються сонячні панелі, які можуть пошкодити гідроізоляційний килим. Про видах і конструкціях плоскої покрівлі можна прочитати тут http://akvilonpro.ua/ru/statji/kakoj -dom-nuzhen / priemuschestva-i-nedostatki-ploskoy-krovli.html
Теплоізоляція стін. Через стіни йде близько 25% тепла. На етапі проектування в проект повинна бути закладена необхідна товщина утеплювача, яка вибирається з розрахунку конструкції стін і місцезнаходження будинку. Будинок запроектований для півдня, наприклад для Херсонської області може мати іншу товщину утеплювача, ніж будинок запроектований для півночі України. Наприклад, згідно розрахунку, для утеплення зовнішніх стін з газоблоку товщ.375 мм необхідно використовувати 300 мм високоефективного утеплювача. (Проект см.тут http://akvilonpro.ua/ru/docs/proektu-domov/100-150-m2 /132_passive_house_project.html ).
Теплоізоляція перекриттів має величезне значення так як через горищне перекриття і покрівлю йде близько 30% тепла. Тому для теплоізоляції стелі другого поверху товщина утеплювача складає близько 500 мм. Не слід забувати про утеплення підлог першого поверху, фундаментів, віконних укосів і т.д.
Розмір і розташування вікон визначається не тільки побажаннями замовника, але і розрахунком тепловтрат і теплонадходження сонячної енергії. Логічно, що на північному фасаді вікон має бути мінімальна кількість, краще щоб їх не було взагалі. До вибору вікон слід підходити максимально відповідально. Слід мати на увазі, що через звичайні металопластикові вікна йде на 75% більше тепла ніж через стіни. Застосування вікон з теплоізольованими профілями і енергозберігаючіми склопакетами дозволяє різко знизити тепловтрати. Детальніше про вибір теплих вікон читайте тут http://akvilonpro.ua/ru/docs/passive-house/kakie-okna-nuzhnyi.html До речі, закривши вікна на ніч теплозахисні жалюзями, ви можете значно зменшити тепловтрати. А розміщення теплозахисних жалюзі також бажано передбачити в проекті.
Вентиляція. 20% тепла втрачається в традиційному будинку завдяки вентканалу, провітрюванням і протягам. Тому для збереження тепла в пасивному будинку проектується примусова система вентиляції з рекуперацією. При цьому влітку до системи вентиляції може використовуватися для охолодження повітря.
Розрахунки та сертифікат. При розробці проекту пасивного будинку на кожному етапі необхідно виконати аналітичний розрахунок житлового будинку за програмою планування пасивних будинків.