Энергосбережение в зданиях и сооружениях

В настоящее время расходы на отопление становятся очень высокими, а это приводит к увеличению теплового загрязнения окружающей среды, атмосферы, перерасходу драгоценного топлива. Те, кто сэкономил на теплоизоляции дома, несут в последующем неизмеримо большие расходы на отопление. Можно привести множество примеров, которые подтверждают этот факт. Здания всех типов являются крупнейшими потребителями энергии (около 30-40 % потребления в России). По уровню потребления энергоресурсов с ними может сравниться только промышленный сектор.

По оценкам как отечественных, так и зарубежных экспертов, потенциал экономии электроэнергии в зданиях и сооружениях равен 30-40 %, а тепловой энергии – около 50 %.

Типовая структура расхода тепловой энергии зданием, а также потенциал энергосбережения приведены на рис. 1:

 

 

Рис. 1. Типовая структура расхода тепловой энергии зданием и потенциал энергосбережения

 

1. наружные стены – 30 % (потенциал 50 %);

2. о кна – 35 % (потенциал 50 %);

3. вентиляция – 15 % (потенциал 50 %);

4. горячая вода – 10 %, (потенциал 30 %);

5. крыша, пол – 8 % (потенциал 50 %);

6. трубопровод, арматура – 2 % (потенциал 5 %).

Как видим, основное потребление связано с отоплением здания для компенсации тепловых потерь через окна, стены, крышу, пол, за счет вентиляции.

Например, частные домовладельцы в Западной Европе используют почти 30 % всей получаемой энергии, что составляет почти столько же, сколько и промышленность, и больше, чем весь вместе взятый транспорт. Большая часть расходуемой энергии (70 %) идет на отопление помещений (рис. 2).

 

Рис. 2. Распределение энергетических потребностей зданий

В России в настоящее время строится огромное количество зданий и сооружений, поэтому необходимо уделять огромное внимание теплоизоляции и энергосбережению. Например, затраты на отопление 1 м ² в Германии и России относятся как 1:1,25.

Необходимая для осуществления жизненных функций энергия, ее получение и использование связаны с нагрузкой на окружающую среду: добыча угля, нефти, газа, ядерного топлива, эмиссия продуктов сгорания, тепловое загрязнение окружающей среды. Основным пунктом дискуссии об окружающей среде является неизбежное появление углекислого газа после сгорания углеводных носителей энергии. Поднимаясь в атмосферу, он способствует возникновению так называемого “парникового эффекта”, который может привести к катастрофическим последствиям в будущем. Эта опасность должна быть ликвидирована или существенно снижена. Здания, которые теперь разрабатываются или модернизируются, определяют новые пределы потребления энергии и теплового давления на окружающую среду, а также цены на энергию в будущем.

Как правило, теплоизоляция домов не соответствует стандартам по тепловой изоляции.

Жилое помещение в соответствии, например, с немецкими стандартами теплоизоляции отвечает следующим параметрам:

· средний коэффициент теплопроводности стен - 0,66 Вт/м^{2 о}С

· норма воздуха обмена - 0,8 раз/час;

· КПД приборов отопления - 80 %;

· годовая потребность тепла - 26200 кВт· ч;

· потребление тепла на 1 м² - 140 кВт· ч.

При применении современной строительной и теплозащитной технологии появляется возможность удержать годовое потребление энергии в пределах 30-70 кВт ч/ м² полезной площади. Это примерно соответствует потреблению 3 7 л нефти или 3-7 м³ газа на 1 м ² жилой площади в год.

Между тем Швеция уже давно имеет более жесткие требования по энергосбережению, чем другие страны Западной Европы. Так, потребление тепла на 1 м² жилого пространства по нормам там составляет 60-70 кВт ч.

Коэффициент теплопередачи (КТП) – единица, которая обозначает прохождение теплового потока мощностью 1 Вт сквозь элемент строительной конструкции площадью 1м² при разнице внутренней и внешней температуре в 1 Кельвин. Так, для жилого дома:

· потолок (12 см изоляции) – КТП = 0,35;

· пенобетон 30 – 36 см или легкий кирпич – КТП = 0,66;

· пол (5 см теплоизоляции) – КТП = 0,68;

· изолированные окна – КТП = 0,3.

Годовой приток и потери энергии обычного дома составляют:

· приток солнечной энергии – 6700 кВт· ч;

· внутренние источники тепла – 2700 кВт·ч;

· вентиляция – 7700 кВт·ч;

· потери через окна – 9000 кВт·ч;

· потери через пол, подвал – 3100 кВт·ч;

· потери через стены – 6600 кВт·ч;

· потери через крышу – 4000 кВт·ч;

· потери через систему вентиляции – 5200 кВт·ч.

В виде стандарта рассматривается дом с низким энергопотреблением (ДНЭ) – это такое сооружение, которое потребляет немного тепловой энергии, меньше 70 кВт·ч/м² в год (от 70 до 30 кВт·ч/м² ). Это соответствует годовому потреблению тепловой энергии от 300–700 м ³ газа при жилой площади 100 м². Кроме этого, ДНЭ отличается также малым потреблением энергии для обеспечения горячей водой.

Низкое энергопотребление зданием обеспечивают:

• хорошие теплоизолирующие свойства строительных элементов (стен, окон, крыши, пола, подвала);
• добросовестное выполнение изоляции: недопущение теплопотерь; плотная оболочка строения (защита от ветра и т.п.);
• пассивное использование солнечной энергии и ее аккумулирование, суточное или сезонное;
• управляемый воздухообмен (по возможности – возвращение тепла);
• хорошо регулируемые отопительные устройства;
• энергоэкономное обеспечение горячей водой, возможно, посредством солнечной энергии в летнее время;
• устранение бесполезных расходов электроэнергии.