Дерина М.А., д.т.н., проф. Береговой А.М., Мальцев А.В.,

доц. Петрянина Л.Н.

Пензенский государственный университет архитектуры и строительства, Россия

Комплекс мероприятий по увеличению энергосбережения в малоэтажных жилых домах

Малоэтажные, в том числе односемейные жилые дома, отличаясь целым рядом достоинств, имеют один существенный недостаток: затраты на отопление в таких домах значительно выше, чем в многоэтажных из-за невыгодной величины коэффициента компактности формы здания.

Для снижения теплопотерь в малоэтажных домах были рассмотрены следующие мероприятия, направленные на повышение их энергоэффективности.

Уплотнение застройки таких зданий путем их блокирования позволяет значительно снизить их тепловые потери. Блокированный дом представляет собой примыкающие друг к другу малоэтажные жилые здания-модули, каждый из которых имеет отдельный вход. В качестве примера на рис.1 показан двухэтажный блокированный дом, состоящий из пятнадцати одинаковых модулей, имеющих в плане квадратную форму и отдельный вход.

Рис. 1. Схема блокирования жилого дома

В целях оценки энергоэффективности более сложных схем блокирования может использоваться способ расчета [1].

Площадь наружных ограждений здания в форме параллелепипеда, сблокированного из N числа отдельных объектов кубической формы, выражается следующей формулой:

,

где n – число вновь образованных внутренних граней параллелепипеда;

х² – площадь грани.

За критерий эффективности блокирования i принято отношение:

, которое показывает, насколько уменьшится площадь наружных теплоотдающих ограждений в сблокированном здании по отношению к отдельным объектам, подлежащим блокированию.

Результаты расчета показали, что теплопотери в таком доме при прочих равных условиях могут уменьшиться приблизительно в два раза.

Отсутствие ограничений в ориентации квартир позволяет свободно располагать дома на местности. На рис.2 представлен блокированный дом, продольная сторона которого обращена на юг и имеет оранжерею высотой 3м.

q_рад

оранжерея с двумя слоями стекла

Рис. 2. Здание с пристроенной оранжереей

Теплопоступления через окна от солнечной радиации в течение отопительного периода для четырех фасадов здания при наличии оранжереи и без нее были определены по формуле [2]:

.

Установка такой оранжереи, являющейся своеобразной «солнечной ловушкой», позволяет воспринять на 10% больше тепла солнечной радиации.

Еще одним мероприятием по повышению теплозащиты малоэтажных зданий является установка теплозащитных штор на окнах со стороны помещения. Их устройство позволяет снизить теплопотери в помещении из-за уменьшения потока тепла через окна (рис.3).

Теплозащитная штора

Рис. 3. Схема окна с теплозащитной шторой

Такие шторы следует опускаются в темное время суток, преимущественно осенью и в зимнее время, когда световой день короток. В данном случае были применены шторы из пенополистирола толщиной 2см.

Путем расчета и сравнения теплопотерь по формуле (Q_пот = (t_в – t_н)/R (где t_в и t_н – температуры внутреннего и наружного воздуха соответственно,°С, R – сопротивление теплопередаче окон, (м²·°С)/Вт), через конструкцию обычного окна и окна, оборудованного такими шторами, было установлено, что теплопотери через окно при применении теплозащитных штор уменьшаются приблизительно в 1,4 раза.

Снижению теплопотерь в малоэтажных зданиях способствует перенос ряда помещений с надземных этажей в подземные. Подземные помещения испытывают меньшие теплопотери, так как теплоаккумулирующая способность грунта позволяет в зимнее время обеспечить относительное постоянство температур внутреннего воздуха, колеблющееся в пределах небольших значений положительных температур в зависимости от теплопоступлений со стороны надземного этажа.

Нижеследующая расчетная модель основывается на переносе помещений одного этажа двухэтажного здания в подземный этаж с точно такими же размерами. Для создания этой модели примем ряд допущений:

1. За основной фактор влияния на теплопотери надземного этажа принята величина теплопотерь от инфильтрации холодного воздуха через стыковые соединения панельной наружной стены и конструкции окон с раздельными деревянными переплетами.

2. Наружные стены подземного этажа защищены теплоизоляционным слоем с внешней стороны, обеспечивающим минимальное влияние верхнего промерзшего слоя земли на тепловой режим подземных помещений.

3. Не учитываются тепловые потери первого этажа через конструкцию надземного перекрытия (последняя имеет теплоизоляцию с достаточно большим сопротивлением теплопередаче).

4. Средняя температура прилегающего земляного массива – t_з^сред –принята равной 5°С.

5. Тепловые потери определены на примере одной наружной стены, выходящей для надземного этажа на наветренную сторону.

Для оценки основного фактора влияния на теплопотери (п.1 допущений) последовательно определялось количество воздуха, фильтрующегося через:

- 1м стыкового соединения;

- 1м² окна;

- 1м² массива панельной стены.

Затем находились дополнительные затраты тепла на нагрев общего количества инфильтрующегося воздуха.

В ходе расчета было выявлено, что с учетом принятых допущений потери тепла в подземной наружной стене оказались в 2,7 раза меньше чем в надземной ее конструкции.

Список литературы.

1. Береговой А.М. Энергоэкономичные и энергоактивные здания в архитектурно-строительном проектировании: учеб.пособие / А.М. Береговой, А.В. Гречишкин, В.А. Береговой. – 3-е изд., перераб. и доп. – Пенза, ПГУАС, 2012. – 200с.

2. СП 50.13330.2012 «Тепловая защита зданий»