Обеспечение энергоэффективности при реконструкции жилых домов первых массовых серий | Статья в журнале «Молодой ученый»

Авторы: ,

Рубрика: Технические науки

Опубликовано в Молодой учёный №21 (207) май 2018 г.

Дата публикации: 24.05.2018

Статья просмотрена: 142 раза

Библиографическое описание:

Ермаков Н. О., Новиков М. В. Обеспечение энергоэффективности при реконструкции жилых домов первых массовых серий // Молодой ученый. — 2018. — №21. — С. 40-44. — URL https://moluch.ru/archive/207/50639/ (дата обращения: 24.04.2019).



Тепловая эффективность здания, определяемая средним годовым расходом топлива на отопление и горячее водоснабжение одного квадратного метра общей площади, является важным показателем энергосбережения. В домах первых массовых серий такой показатель составляет 80–85 кг/м2, в то время как в странах Запада — 24–26 кг/м2 [1–3]. Столь неблагополучное положение связано с низкими теплозащитными качествами наружных ограждений (стен, окон, покрытий, перекрытий над неотапливаемыми подпольями и подвалами) эксплуатируемых зданий, несовершенством систем отопления, вентиляции и горячего водоснабжения.

Указанные выше недостатки особенно присущи жилым домам первых массовых серий, которые были построены в 1950–1960 годах, в эпоху индустриального развития СССР. В то время в стране началось активное строительство жилых домов секционного типа для посемейного заселения квартир [1]. Учитывая ограниченность ресурсов, проектирование квартир велось в условиях жёсткой экономии материальных средств. Проектными институтами были разработаны специально упрощенные проекты жилья массовых серий — панельные дома серии 1–464 и кирпичные дома серии 1–507. Общая площадь жилищного фонда России, размещенного в 4–5 этажных домах первых массовых серий составляла более 250 млн. м2.

Мировой опыт дает основание утверждать, что реконструкция ветхого жилого фонда в экономическом отношении в ряде случаев выгоднее сноса и последующего нового строительства. В этой связи необходимо проведение объективного экономического анализа эффективности сноса и нового строительства или реконструкции «ветхого» фонда. Модернизация зданий, находящихся в состоянии удовлетворяющим нормативы жилых требований, более экономно, чем снос и постройка новых. Одним из примеров является модернизация «хрущевки» в Томске. В результате реконструкции здание получило класс энергоэффективности «B», в то время как сегодня многие новостройки сдаются в эксплуатацию с присвоенным классом «С». По экспертной оценке, срок эксплуатации дома после реновации «повысился» ещё на 50 лет.

В связи с указанным, целью работы являлось обеспечение комфортных условий проживания и здорового микроклимата в помещениях жилых домов первых массовых серий при оптимальных затратах энергетических ресурсов.

Для реализации поставленной цели были поставлены следующие задачи:

– выполнить техническое и тепловизионное обследование типового здания серии 1–464 в г. Воронеже;

– определить класс энергетической эффективности здания;

– разработать рекомендации по повышению класса энергоэффективности.

Жилой дом расположен в г. Воронеже по ул. Домостроителей. Проект дома был разработан институтом Гипростройиндустрия в 1960 г. Пятиэтажный жилой дом панельного типа, с высотой помещений 2,5 м, имеет 1, 2, 3-комнатные квартиры.

Конструктивная схема дома решена с несущими поперечными стенами, расположенными через 2,6 и 3,2 м, с опиранием панелей перекрытия по контуру (рисунок 1). Пространственная жесткость здания обеспечивается системой поперечных и продольных стен из железобетонных панелей размером на комнату, соединенных между собой и с панелями междуэтажных перекрытий стальными связями. Дом состоит из торцевых и рядовых секций. Фундамент — ленточный, смонтированный из сборных железобетонных плит и бетонных блоков. Наружные стены — железобетонные панели из ячеистого бетона толщиной 24 см, железобетонные плиты перекрытий — 140 см; железобетонные перегородки — 12 см.

Рис. 1. План типового этажа обследуемого здания

В результате технического обследования было выявлено то, что на всех фасадах здания присутствуют разрушения штукатурно-отделочных слоев стен, следы плесени, характерные трещины на стыках панелей, отслоение защитного слоя бетона балконных плит, местами с оголением и коррозией арматуры, разрушение отмостки (рисунок 2).

Рис. 2. Карта дефектов фасада в осях 1–26

В задачу тепловизионного обследования входило выявление участков, в которых нарушается однородность температурного поля, получение термограмм и составление карт дефектов ограждающих конструкций. Тепловизионное обследование объекта, проведенное с помощью тепловизора FLIR B425, показало высокие теплопотери через не утепленную цокольную часть наружных стен, углы примыкания наружных стен, стыки наружных стен с внутренними стенами и перегородками, стыки стен с межэтажными перекрытиями или совмещенным покрытием, железобетонные перемычки в зоне сопряжения с монтажными швами оконных блоков. Были выявлены дефекты монтажа оконных блоков в стеновые проемы: неравномерность монтажного шва, локальные участки с плохой адгезией монтажной пены к оконному блоку и стеновому проему. Характерные термограммы участков фасада представлены на рисунках 3 и 4.

Рис. 3.

Рис. 4.

Класс энергетической эффективности здания определялся по величине отклонения расчетного значения удельной характеристики расхода тепловой энергии на отопление qтр от нормативного qтн (таблица 1).

Общее сопротивление теплопередаче наружной стены определялось по формуле

(1)

где αв = 8,7 Вт/м2 оС коэффициент тепловосприятия для наружных стен;

αн = 23 Вт/м2 оС коэффициент теплоотдачи наружных стен;

Ri = δii — термические сопротивления слоев конструкции;

λi — расчетные коэффициенты теплопроводности материалов.

Таблица 1

Классы энергетической эффективности зданий

Наименование класса

Обозначение класса

Величина отклонения расчетного значения

удельной характеристики расхода тепловой энергии на отопление qтр от нормативного qтн,%

Рекомендуемые мероприятия, разрабатываемые субъектами РФ

При проектировании эксплуатации новых

и реконструируемых зданий

Очень высокий

А++

А+

А

Ниже -60

От -50 до -60 включительно

От -40 до -50 включительно

Экономическое стимулирование

Высокий

В+

В

От -30 до -40 включительно

От -15 до -30 включительно

Экономическое стимулирование

Нормальный

С+

С

С-

От -5 до -15 включительно

От +5 до -5 включительно

От +15 до +5 включительно

Экономическое стимулирование

При эксплуатации существующих зданий

D

Пониженный

От +15,1 до +50 включительно

Реконструкция при соответствующем экономическом обосновании

E

Низкий

Более +50

Реконструкция при соответствующем экономическом обосновании, или снос

Расчетные коэффициенты теплопроводности для ячеистобетонной панели λ1 = 0,38 Вт/м оС. Сопротивление теплопередаче заполнения оконного проема для двойных спаренных деревянных переплетов Roокна = 0,4 м2 оС/ Вт.

Площадь окна составляет Fокна = 2,7 м2.

Площадь газобетонной стены Fстены = (3,0 х 2,8–2,7) = 5,7 м2.

Значение приведенного общего сопротивления теплопередаче участка стены определялось по формуле

(2)

Расчетный тепловой поток за отопительный период равен

(3)

Величина нормативного теплового потока qhнопределялась по значению нормативного сопротивления теплопередаче

(4)

где Roн — нормируемое значение сопротивления теплопередаче, определяемое исходя из условий энергосбережения для стен жилых зданий

Roн = 1,4 + 0,00035 х 4275 = 2,9 мС /Вт.(5)

Параметр ГСОП = (tв — tоп) zоправен

ГСОП = (20-(-2,5)) 190 = 4275 оС сут; (6)

где zоп = 190сут.

Величина отклонения расчетного (фактического) значения удельного расходатепловой энергии на отопление здания qhр от нормативного qhн, % составляет

(7)

В соответствии с таблицей 1 класс энергетической эффективности ограждения Е (низкий). С целью повышения класса энергетической эффективности ограждения увеличим общее сопротивление теплопередаче наружной стены и заполнения оконных проемов до значений, рекомендуемых нормами [4,5].

Сопротивление теплопередаче заполнения оконного проема примем для двухкамерного стеклопакета в одинарном переплете с межстекольным расстоянием 8мм

Rwн = 0,51мС/Вт.

Утепление стены произведем плитами из пенополистирола плотностью до 10 кг/м3, λ2 = 0,052. Тогда, требуемая толщина утеплителя составит:

Принимаем толщину утеплителя 0,170 м. Выполним проверку соответствия ограждения заданному классу энергетической эффективности.

Общее сопротивление теплопередаче стены

Приведенное расчетное сопротивление теплопередаче ограждения

Расчетное значение теплового потока

Отклонения расчетного (фактического) значения удельного расхода тепловой энергии на отопление здания qтр от нормативного qтн, % составляет

+5 %<-0,38 %<-5 %;

В соответствии с таблицей 1 класс энергетической эффективности ограждения С (нормальный). Рекомендуется экономическое стимулирование [5].

Обследование и расчеты показали, что можно предложить для увеличения класса энергоэффективности обследуемого жилого дома. Это ремонт стыков между панелями наружных стен, теплоизоляция фасадов здания в соответствия с нормами, замена инженерных коммуникаций, установка пластиковых стеклопакетов, энергосберегающих ламп, многотарифных счетчиков, поквартирных приборов учета с возможностью дистанционной передачи данных, светорегуляторов и датчиков движения, улучшение естественного освещения (чистые окна, светлая отделка стен), содержание в чистоте светильников и плафонов, установка теплоотражающих экранов за батареями.

Литература:

  1. Ермаков, Н. О. Обеспечение энергоэффективности при реконструкции жилых домов / Н. О. Ермаков, М. В. Новиков // Научный журнал. Градостроительство. Инфраструктура. Коммуникации. — Воронеж, 2017. — № 2 (7). — С. 46–50.
  2. Круссер, А. И. Пути повышения энергетической эффективности зданий и сооружений / А. И. Круссер, В. И. Милованова, М. В. Новиков // Научный журнал. Инженерные системы и сооружения. — Воронеж, 2016. — № 1 (22). — С. 220–223.
  3. Новиков, М. В. Оценка энергоэффективности кладки наружных стен из крупноформатных теплоэффективных блоков / М. В. Новиков, А. А. Зарубина // Академическая наука — проблемы и достижения:матер. XIV Междунар. науч.-практ. конф. Том 3. — North Charleston, USA: CreateSpace, 2017. — С. 65–73.
  4. СП 50.13330.2012 «Тепловая защита зданий».
  5. СП 23.101.2004. «Проектирование тепловой защиты зданий».
Основные термины (генерируются автоматически): расчетное значение, общее сопротивление, стен, тепловая энергия, тепловизионное обследование, экономическое стимулирование, величина отклонения, теплопередача заполнения, удельная характеристика расхода, соответствующее экономическое обоснование, серия, FLIR, отопление здания, оконный проем, общая площадь, наружная стена, здание, дом, горячее водоснабжение, воронеж.


Похожие статьи

Обзор методов повышения энергоэффективности жилых зданий

здание, наружный воздух, тепловая энергия, окно, система отопления, Россия, энергетическая эффективность, рациональное использование, горячее водоснабжение, базовый уровень, помещение.

Современные методы повышения тепловой защиты зданий

Утепление стен можно производить как с наружи здания так и изнутри. Утепление внутренних стен широкого распространения не получило несмотря на

4. В. И. Ливчак, Обоснование расчета удельных показателей расхода тепла на отопление разноэтажных жилых зданий.

Мероприятия по снижению теплопотерь через ограждения и по...

Только на отопление затрачивается до 35 % производимой тепловой энергии, что в 2 раза выше зарубежных показателей.

Сопротивление теплопередаче через заполнения световых проемов складывается

Методика расчета теплопотерь для помещений | Статья в журнале...

Теплопотери — это тепло, бесцельно уходящее за пределы здания.

А — расчетная площадь ограждающих конструкций

Приведенное сопротивление теплопередаче для выбранных окон представлено в СП 23–101–2004.

Хронология изменений требований к энергоэффективности зданий

Основным показателем энергоэффективности здания является удельный расход тепловой энергии на отопление и вентиляцию.

Расчетное значение сопротивления теплопередаче R0 должно быть не менее нормативного R0тр и не менее полученного экономическим...

Оценка по светотехническим и теплотехническим параметрам...

Согласно СП 50.13330.2012 «Тепловая защита зданий» (Приложение К, формула Е.1), приведенное сопротивление теплопередаче оконного блока определяется по формуле (2)

Технико-экономический расчет теплоизоляционных материалов...

Жилые здания. Расчет фактического сопротивления 1-го варианта стены: Материалы. Влияние увлажнения тепловой изоляции на величину тепловых...

Оценка эффективности использования низкоэмиссионного...

Общая площадь остекления F=3400 м2.

Расчетный период оценки экономической эффективности — 10 лет (10 отопительных периодов).

Определяем требуемое термическое сопротивление теплопередаче для ограждения из условия энергосбережения из СП...

Графики регулирования тепловой нагрузки централизованных...

1) На рис. а видно, что чем выше значение районное значение соотношения тепловых нагрузок на отопление и горячее водоснабжение р, тем выше

Но при смешанной с ограничением расхода схеме ТП это приведет к значительному «недогреву» зданий в этот период.

Похожие статьи

Обзор методов повышения энергоэффективности жилых зданий

здание, наружный воздух, тепловая энергия, окно, система отопления, Россия, энергетическая эффективность, рациональное использование, горячее водоснабжение, базовый уровень, помещение.

Современные методы повышения тепловой защиты зданий

Утепление стен можно производить как с наружи здания так и изнутри. Утепление внутренних стен широкого распространения не получило несмотря на

4. В. И. Ливчак, Обоснование расчета удельных показателей расхода тепла на отопление разноэтажных жилых зданий.

Мероприятия по снижению теплопотерь через ограждения и по...

Только на отопление затрачивается до 35 % производимой тепловой энергии, что в 2 раза выше зарубежных показателей.

Сопротивление теплопередаче через заполнения световых проемов складывается

Методика расчета теплопотерь для помещений | Статья в журнале...

Теплопотери — это тепло, бесцельно уходящее за пределы здания.

А — расчетная площадь ограждающих конструкций

Приведенное сопротивление теплопередаче для выбранных окон представлено в СП 23–101–2004.

Хронология изменений требований к энергоэффективности зданий

Основным показателем энергоэффективности здания является удельный расход тепловой энергии на отопление и вентиляцию.

Расчетное значение сопротивления теплопередаче R0 должно быть не менее нормативного R0тр и не менее полученного экономическим...

Оценка по светотехническим и теплотехническим параметрам...

Согласно СП 50.13330.2012 «Тепловая защита зданий» (Приложение К, формула Е.1), приведенное сопротивление теплопередаче оконного блока определяется по формуле (2)

Технико-экономический расчет теплоизоляционных материалов...

Жилые здания. Расчет фактического сопротивления 1-го варианта стены: Материалы. Влияние увлажнения тепловой изоляции на величину тепловых...

Оценка эффективности использования низкоэмиссионного...

Общая площадь остекления F=3400 м2.

Расчетный период оценки экономической эффективности — 10 лет (10 отопительных периодов).

Определяем требуемое термическое сопротивление теплопередаче для ограждения из условия энергосбережения из СП...

Графики регулирования тепловой нагрузки централизованных...

1) На рис. а видно, что чем выше значение районное значение соотношения тепловых нагрузок на отопление и горячее водоснабжение р, тем выше

Но при смешанной с ограничением расхода схеме ТП это приведет к значительному «недогреву» зданий в этот период.

Задать вопрос