В данной статье рассмотрены основные предпосылки создания эффективных инструментов для исследования естественной вентиляции с ветровым побуждением, рассмотрены примеры применения данных систем на конкретных объектах, выявлены достоинства и недостатки некоторых устройств.
Ключевые слова: вентиляция, скорость воздуха, вытяжка.
This article discusses the main prerequisites for creating effective tools for the study of natural ventilation with wind induction, considers examples of the use of these systems on specific objects, identifies the advantages and disadvantages of some devices.
Keywords : ventilation, air velocity, exhaust.
Потребление тепловой энергии для отопления зданий составляет значительную долю в балансе энергопотребления. Согласно статистике в коммунальный сектор Российской Федерации направляется более 56 % произведенной тепловой энергии. С учетом использования тепловой энергии для горячего водоснабжения, а также для административных и производственных зданий, можно оценить долю тепловой энергии, направляемой на отопление близкой к 55–60 %. Данные свидетельствуют о значительном потенциале снижения энергопотребления за счет совершенствования конструкций зданий и систем поддержания микроклимата в них, поскольку наиболее высоким является именно потребление тепловой энергии. Теплоизоляция и герметизация зданий являются весьма привлекательными направлениями в плане снижения потерь тепловой энергии при отоплении зданий. Если рассмотреть физические основы процесса теплообмена здания с окружающей средой, то большая часть потерь тепла из зданий происходит за счет процесса теплопередачи
при этом теплопередача через стену определяется по зависимости [1]:
где k — коэффициент теплопередачи;
F — поверхность теплообмена, м 2 ;
Из зависимости (2) вытекает, что величины теплопередачи и соответственно потерь тепла из зданий определяются толщиной ограждающих конструкций и их теплофизическими свойствами. Теплоизолирующий эффект различных конструкционных материалов зависит от их пористости. Поскольку воздух имеет меньший коэффициент теплопроводности, чем бетон и металл, то пористые материалы будут иметь меньшие значения теплопроводности чем однородные.
Тепловой поток за счет воздухообмена рассчитывается по формуле [2]:
где m — коэффициент инфильтрации — кратность воздухообмена помещения за 1 час;
V — объем помещения, м 3 ;
Формула (1.3) показывает, что при увеличении герметизации здания, величина неорганизованного воздухообмена снижается и соответственно уменьшаются и теплопотери.
Если рассмотреть характер распределения теплопотерь через ограждающие конструкции зданий, то в среднем оно выглядит следующим образом:
– стены 42–49 %;
– окна 32–36 %;
– подвальные и чердачные перекрытия 11–18 %;
– входная дверь 5–15 %.
Подходы к решению проблемы теплоизоляции зданий различаются в зависимости от того, планируется ли строительство нового здания или рассматривается реконструкция существующих зданий. В настоящее время вновь строящиеся здания должны удовлетворять требованиям более жестких норм строительной теплотехники, нежели в предшествующие годы. При этом во многих странах происходит постоянное ужесточение требований к ограждающим конструкциям по величине теплосопротивления.
Подобные тенденции можно проследить и в строительной практике нашей страны. В этом отношении наиболее проблемными зданиями являются здания 60–80х годов постройки прошлого века. В последующем нормы к теплотехническим параметрам строящихся зданий стали более жестким. Нормы проектирования в этой области регламентируются документом [5], который был введен в действие с 01.07.2007 года. Данный документ устанавливал требования по нормативному сопротивлению теплопередаче в жилых и общественных зданиях для:
– наружных стен крупнопанельных, каркасно-панельных и объемно-блочных зданий — 2,5 м2ዘ°С/Вт,
– наружных стен монолитных зданий — 2,2 м2ዘ°С/Вт,
– наружных стен из штучных материалов (кирпич, шлакоблоки) — 2,0 м 2ዘ°С/Вт,
– покрытий — 3,0 м 2ዘ°С/Вт;
– заполнение световых проемов — 0,6 м2ዘ°С/Вт.
В 2009 году было принято изменение к указанному документу, устанавливающее с 01.07.2009 более жесткие требования по указанному параметру в жилых и общественных зданиях для:
– наружных стен — 3,2 м2ዘ°С/Вт,
– покрытий — 6,0 м 2ዘ°С/Вт;
– заполнения световых проемов — 1,0 м2ዘ°С/Вт,
Таким образом, через два года произошло повышение уровня требований к теплотехническим параметрам ограждающих конструкций (в том числе зданий школ) в 1,25–1,70 раза, что отражает текущую политику государства в строительстве с ориентацией на энергосбережение.
При новом строительстве повышенные требования к снижению теплопотерь учитываются при проектировании зданий путем выбора соответствующих материалов (в том числе термоизоляционных) и использования рациональных конструкций здания.
При модернизации уже построенных зданий, возможности выбора технических решений по термоизоляции ограничены существующей конструкцией здания. В данном случае оцениваются возможности повышения теплотехнических свойств здания и затраты на проведение такого рода работы.
Значительные потери тепла сосредотачиваются в так называемых мостиках холода — это конструктивные участки здания, на которых из-за нарушения непрерывности теплоизоляционной оболочки происходит повышенная теплоотдача. Различают тепловые мостики, обусловленные геометрией зданий (выступы и углы зданий), а также возникающие при контакте материалов с разными теплотехническими свойствами. Поэтому при проектировании новых зданий и реконструкции существующих важной задачей является минимизация негативного влияния тепловых мостиков.
В конструкции здания можно выделить ряд элементов, в которых возникают тепловые мостики, например, перекрытия между отапливаемыми помещениями и подпольями (рисунок 1).
Архитектурные формы школьных зданий часто содержат большое количество тепловых мостиков. Например, при создании проездов под зданиями, происходят интенсивные потери тепла через перекрытия арок, вследствие их недостаточной изолированности и повышенной ветровой нагрузки (рисунок 1.2).
Устранение тепловых мостиков в конструктивных элементах зданий производится путем предотвращения контакта хорошо проводящих тепло материалов и поверхностей, имеющих значительную разницу в температурах при их обычной эксплуатации [2].
Рис. 1. Места образования тепловых мостиков в зданиях: а — цокольный этаж и подвал: б — ограждающие конструкции: в — крыша и чердачное помещение.
Литература:
- ТКП 45–2.04–43–2006 Строительная теплотехника — Мн: Микростройархитектуры, 2007
- В. Н. Ануфриев, Н. А. Андреенко. Энергосбережение в зданиях: производственно-практическое издание, Минск 2011
