Селезнева В.В.

Белгородский государственный

технологический университет им. В.Г.Шухова,

г. Белгород, Россия

Структура потребления энергии в зданиях и учреждениях.

В настоящее время в Федеральном законе № 261 «Об энергосбережении и повышении энергетической эффективности» указано, что требования энергетической эффективности зданий, строений, сооружений включают:

1) удельный расход энергетических ресурсов в здании, строении, сооружении;

2) требования к решениям, влияющим на энергетическую эффективность зданий;

3) требования к отдельным элементам, конструкциям зданий, строений, сооружений и к их свойствам .

Определение расхода энергетических ресурсов в зданиях

Тепловой баланс здания можно представить в виде :

Q = Q_ст + Q_окн +Q_кр +Q_под +Q_вент – Q_инс – Q_вн,

где Q– расход тепловой энергии на отопление; Q_ст – потери теплоты через стены; Q_окн – потери теплоты через окна и двери; Q_кр –потери теплоты через чердачное перекрытие или совмещённую с перекрытием крышу; Q_под – потери теплоты через подвал или пол;Q_вент – потери теплоты с вентиляцией; Q_инс – поступление теплоты от солнечной радиации; Q_вн– внутренние тепловыделения в здании от людей, электроприборов, освещения.

Потери теплоты через стены Q_ст, окна и двери Q_окн, чердачное перекрытие или совмещённую с перекрытием крышу Q_кр, через подвал или пол Q_под определяются по уравнениям теплопроводности в стационарных условиях:

,

где q – тепловой поток, Вт/м²; l – теплофизическая характеристика строительного материала – коэффициент теплопроводности, Вт/(м·К), который обратно пропорционален теплозащитным свойствам материала; t – температура, К (°С); х – координата, м.

Рис. 1.Тепловой баланс здания

В строительной теплофизике используется понятие сопротивления теплопередаче (термического сопротивления) R, м²·К/Вт, которое прямо пропорционально теплозащитным свойствам и определяется через коэффициент теплопроводности l и толщину слоя d, м:

R = d/l.

Для многослойной ограждающей конструкции её сопротивление теплопередаче имеет вид:

R = 1/a_н + Sd_i/l_i+1/a_в,

где a_н – коэффициент теплоотдачи от наружной поверхности ограждающей конструкции в окружающую среду, Вт/(м²·К); a_в – коэффициент теплоотдачи к внутренней поверхности ограждающей конструкции от внутреннего объёма помещения, Вт/(м²·К); d_i, l_i– толщина, м, и коэффициенты теплопроводности, Вт/(м²·К) слоёв.

Для здания согласно нормативной литературе определяется приведённый коэффициент теплопередачи через наружные ограждающие конструкции здания (трансмиссионный коэффициент теплопередачи), k_пл, Bт/(м²·К) или k_обBт/(м³·К):

; k_об = K_кk_пл,

где A – сумма площадей всех элементов наружных ограждений оболочки здания (стен, окон, чердачных и подвальных перекрытий и др.), м²; A_i и R_i –площадь элементов и их приведённое термическое сопротивление; n_i – коэффициент, учитывающий отличие внутренней или наружной температуры у элемента конструкции от принятых внутренней или наружной температуры здания, обычно учитывается только для чердачных и подвальных перекрытий; K_к – коэффициент компактности здания (отношение общей площади внутренней поверхности наружных ограждающих конструкций здания А к заключенному в них отапливаемому объему).

Расчётная удельная характеристика расхода тепловой энергии на отопление и вентиляцию здания, q_от, Bт/(м³·К) согласно нормативной литературе (СП 50.13330.2012) следует определять по формуле:

q_от = [k_об+k_вент– (k_вн +k_инс)k₁]k₂,

где k₁ – коэффициенты, учитывающие тепловую инерцию ограждающих конструкций и эффективность авторегулирования подачи теплоты в системах отопления; k₂ – коэффициенты, учитывающие дополнительные потери и снижение теплопотребления жилых зданий при наличии поквартирного учета тепловой энергии на отопление .

Общие теплопотери здания за отопительный период определяются по выражению:

Q_пот = 0,024·ГСОП·V_от·(k_об + k_вент), кВт·ч/год

или

Q_пот = 20,635·10^-6·ГСОП·V_от·(k_об + k_вент), Гкал/год.

Расход тепловой энергии на отопление и вентиляцию здания за отопительный период Q_от определяется по выражению

Q_от = 0,024·ГСОП·V_от·q_от, кВт·ч/год

или

Q_от = 20,635·10^-6·ГСОП·V_от·q_от, Гкал/год.

Таким образом, количественные требования энергетической эффективности зданий включают:

1) удельный расход энергетических ресурсов q_от;

2) требования к термическому сопротивлению R отдельных элементов ограждающих конструкций .

В 2003 год был введён СНиП 23.02.2003 «Тепловая защита зданий», аналогичный по структуре ТСН, который в 2012 г. был актуализирован (СП 50-13330-2012 «Тепловая защита зданий»). В нем определены нормируемые значения удельной теплозащитной характеристики здания, Вт/(м²·°С) и нормируемая (базовая) удельная характеристика расхода тепловой энергии на отопление и вентиляцию зданий, Вт/(м³·°С). Сравнение установленного в СП 50.13330.2012 среднего нормативного (для здания стандартной энергоэффективности) удельного расхода теплоты на отопление и вентиляцию за отопительный период приведено в табл. 1.

Таблица 1

Удельный расход теплоты на отопление и вентиляцию
за отопительный период (для г.Белгорода):

Тип здания	Нормируемый удельный расхода тепловой энергии на отопление и вентиляцию, Вт/(м^3·°С)	ГСОП, °С·сут (для г. Белго-рода )	Примерный расход теплоты за отопительный период
			Гкал/м^3здания	м^3прир. газ/м^3здания
1. Жилые многоквартирные, гостиницы, общежития	0,29…0,455	4183	0,025…0,039	3,2…5
2. Общественные, кроме перечисленных в строках 3-6	0,311…0,487	4183	0,027…0,042	3,4…5,3
3. Поликлиники и лечебные учреждения, дома-интернаты	0,311…0,394	4598	0,029…0,037	3,7…4,7
4. Дошкольные учреждения, хосписы	0,521	4807	0,052	6,6
5. Сервисного обслуживания, культурно-досуговой деятельности, технопарки, склады	0,232…0,266	4183	0,02…0,023	2,5…2,9
6. Административного назначения (офисы)	0,232….0,417	4183	0,02…0,036	2,5…4,6

Примечания: а) более низкие значения соответствуют более высоким зданиям; б) для производственных зданий энергоэффективность не нормируется.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Анализ термического сопротивления ограждающих конструкций различного типа по результатам инструментальных измерений / П.Н. Тарасюк, Д.А. Ващенко, П.А. Трубаев, В.В. Радченко // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. – 2015. – № 2. – С. 142–147.

2. Гагарин В.Г. Экономические аспекты повышения теплозащиты ограждающих конструкций зданий в условиях «рыночной экономики» // Новости теплоснабжения. – 2002. – № 1. – С. 3-12.

3. Ливчак В.И. Повышать ли уровень теплозащиты зданий? Ответ – «да» // АВОК. – 2009. – № 7. – С. 22-29.

4. Малявина Е.Г. Теплопотери здания. Справочное пособие. 2-е изд., испр. – М.: АВОК-ПРЕСС, 2011. – 141 с.

5. Матросов Ю.А. Система нормативных документов по энергетической эффективности зданий // Энергосбережение. – 2004. – № 1. – С. 72-76.

6. СП 50.13330.2012. Тепловая защита зданий. Актуализированная редакция СНиП 23-02-2003. – М., 2012. – 96 с.

7. ТСН 23-310-2000 Белгородской области. Энергетическая эффективность в жилых и общественных зданиях. Нормативы по теплозащите зданий. – Белгород, 2000. – 30 с.

8. Целевая программа «Энергосбережение и повышение энергоэффективности городского округа «город Белгород» на 2010–2015 г.» // Разр. В.Н. Коваль, О.В. Веревкин, П.А. Трубаев – Белгород, 2009. – 53 с.

9. Энергетика России. Стратегия развития 2000_ 2020 гг. (Научное обоснование энергетической политики). – М.: ГУИЭС Минэнерго России, 2003. – 800 с.

10. Федеральный закон № 261-ФЗ «Об энергосбережении и энергоэффективности ред. от 13.07.2015 г.