Дерина М.А., д.т.н., проф. Береговой А.М., доц. Петрянина Л.Н., к.т.н., доц. Викторова О.Л.

Пензенский государственный университет архитектуры и строительства, Россия

Архитектурно-строительные способы повышения энергоэффективности малоэтажных жилых домов

В настоящее время все большую популярность приобретает малоэтажное строительство. Оно дает возможности приобрести безопасное, комфортное жилье, которое отвечает всем современным требованиям. Однако затраты на отопление в таких домах намного выше, чем в многоэтажных из-за большего количества теплопотерь. Теплопотери зависят от отношения площади наружной поверхности к его объему, которое носит название коэффициента компактности. Чем это отношение меньше, тем меньше потери. У многоэтажного дома при прочих равных условиях за счет меньшего коэффициента компактности потери тепла будут меньше, чем у малоэтажного. 

Еще одной причиной больших затрат на отопление в малоэтажных домах является то, что все наружные ограждения жилого помещения непосредственно соприкасаются с внешним холодным зимой воздухом. Для снижения теплопотерь в малоэтажных домах нами был разработан комплекс мероприятий, способствующий повышению их энергоэффективности.

Первым шагом стало создание блокированного дома. Блокированные дома представляют собой малоэтажные жилые дома, состоящие из расположенных в ряд жилых модулей, каждый из который имеет отдельный вход. В данном случае двухэтажный блокированный дом состоит из пятнадцати одинаковых модулей.

 

 

 

 

Рис. 1. Схема блокирования жилого дома

При прочих равных условиях площадь наружных стен блокированного дома уменьшилась в два раза по сравнению с отдельно стоящими домами.

Общие теплопотери здания за отопительный период определяем по формуле:

 , где

km ― коэффициент теплопередачи здания

Dd ― градусо-сутки отопительного периода

 ― площадь стен здания.

Рассчитав km и , и, зная Dd, определяем приведенный и условный инфильтрационные коэффициенты, исходя из которых рассчитываем величину теплопотерь в зданиях.

Результаты расчетов показывают, что теплопотери в блокированном доме стали в два раза меньше.

Отсутствие ограничений в ориентации квартир позволяет свободно располагать дома на местности. Расположим данный блокированный дом так, чтобы одной из продольных сторон он был обращен на юг, и построим оранжерею вдоль южного фасада здания высотой 3м. Теплопоступления через окна от солнечной радиации в течение отопительного периода для четырех фасадов здания при наличии оранжереи и без нее определили по формуле:

,  где

 ― коэффициенты, учитывающие затенение светового проема окон

непрозрачными элементам; для заполнения стеклопакетами в раздельно-спаренных деревянных переплетах ;

 ― коэффициенты относительного пропускания солнечной

радиации для светопропускающих заполнений окон; для тройных стеклопакетов окон ;

 ― площади светопроемов фасадов здания, ориентированных по четырем направлениям;

 ― средняя за отопительный период величина солнечной радиации на вертикальные поверхности при действительных условиях облачности, ориентированная по четырем фасадам здания, для условий Пензы:         = 695 МДж/м2; = 1671 МДж/м2; = 1032 МДж/м2; = 1032 МДж/м2;

 ― средняя за отопительный период величина солнечной радиации на горизонтальную поверхность при действительных условиях облачности; для Пензы =1331 МДж/м2.

Результаты данного расчета показали, что теплопоступления от солнечной радиации при установке остекленной оранжереи будут на 10% больше.

Одним из вариантов повышения теплозащиты окон является установка теплозащитных штор со стороны помещения. Их устройство позволяет снизить теплопотери в помещении в результате уменьшения потока тепла через окна.

Рис. 2. Схема окна с теплозащитной шторой

Такие шторы следует опускать в темное время суток, преимущественно осенью и в зимнее время, когда световой день короток. При этом не следует закрывать шторами поверхность отопительного прибора, находящегося под окном. В данном случае нами предложены шторы из пенополистирола толщиной 2см. Отопительный период в Пензе составляет 207 суток. Примем, что в течение каждых суток шторы опускаются жильцами на 12 часов (с шести вечера до шести утра). Тогда за весь отопительный период шторы будут опущены 2484 часа. Путем расчета и сравнения теплопотерь при применении теплозащитных штор и при их отсутствии, было выявлено, что теплопотери при применении теплозащитных штор уменьшаются в 1,4 раза.

Еще одним мероприятием по снижению теплопотерь в малоэтажных зданиях является перенос ряда помещений с надземных этажей в подземные. В подземных этажах могут размещаться кладовые и овощехранилища, температура в которых, достигаемая за счет поступления тепла земли в подвальные помещения, может быть существенно ниже, чем в жилых помещениях.

Согласно расчетам, в результате выноса этих второстепенных помещений в подземное пространство затраты на отопление могут быть уменьшены на 9%.

Итак, по результатам исследований можно сделать следующие выводы:

- при создании блокированного дома теплопотери в нем могут быть существенно меньше, чем в отдельно стоящих модулях;

- при устройстве оранжереи у продольной стены теплопоступления могут быть увеличены на 10%;

- теплозащитные шторы позволяют значительно уменьшить теплопотери через окна (до 1,4 раза);

- при выносе второстепенных надземных помещений в подземные затраты на отопление могут быть уменьшены на 9%.

Таким образом, предложенный нами тип жилища обладает всеми  преимуществами индивидуального дома и вместе с тем имеет более  высокую энергоэффективность.

 

Литература:

1.          СНиП 23-02-2003. Тепловая защита зданий. М.: Госстрой России. – 2004г. – 26с.

2.          СП 23-101-2004. Проектирование тепловой защиты зданий. М.: ФГУП ЦПП. – 2004г. – 139с.

3.       Береговой А.М. Энергоэкономичные и энергоактивные здания: Учебное пособие. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Изд-во АСВ; Пенза: ПГАСА, 1999. – 160с.