Scientific journal

Fundamental research

ISSN 1812-7339

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 1,674

В последние двадцать лет энергосбережение и качество микроклимата находятся в центре внимания специалистов строительной отрасли всего мира. Микроклимат помещения характеризуется температурой внутреннего воздуха, температурой внутренних поверхностей ограждающих конструкций и качеством внутреннего воздуха. Все эти характеристики микроклимата имеют энергетическое содержание.

Сопоставление показателей энергоэффективности экономики России с развитыми странами показывает, что удельная энергоемкость нашего валового внутреннего продукта (ВВП) в несколько раз выше, чем в развитых странах. Так, уровень энергопотребления в расчете на единицу сопоставимого ВВП России примерно в 4 раза выше, чем в США – стране с высокой энерговооруженностью материального производства, сферы услуг и быта. Уровень потребления электроэнергии в расчете на единицу сопоставимого ВВП в России выше, чем в США, в 2,5 раза, чем в Германии и Японии – в 3,6 раза. Все это свидетельствует о значительных резервах экономии энергоресурсов в России, масштабы которых можно оценить примерно в 40–50 % от уровня потребляемых топлива и энергии.

Для проектирования и эксплуатации зданий с точки зрения энергоэффективности в разных странах Европы приняты расчетные температуры воздуха помещений в зимний период 19–21 °С, в летний – 24–26 °С (в Великобритании 28 °С) [5].

Рассмотрим, как изменилась за последние 40 лет структура расхода энергии, затрачиваемой на обеспечение микроклимата помещения в жилых зданиях массовой застройки. На рис. 1, 2 приведены диаграммы теплопотерь жилых многоэтажных зданий, построенных до 1995 года, и жилых зданий, построенных после принятия известных Постановлений Госстроя РФ о необходимости повышения теплозащитных показателей наружных ограждающих конструкций [3].

Отсюда можно сделать вывод, что в утепленных зданиях наибольшие теплопотери приходятся на вентиляцию.

Но необходимо помнить, что естественная вентиляция многоэтажных жилых зданий традиционно основана на том принципе, что воздух в квартиры поступает через неплотности оконных заполнений. В то же время требования к воздухопроницаемости оконных заполнений изменялись с 1971 года в следующей последовательности [4]:

● 1971 год – 18 кг/(м²·ч);

● 1979 год – 10 кг/(м²·ч);

● 1998 год – 5 кг/(м²·ч);

● в настоящее время – 3–3,5 кг/(м²·ч).

Теперь покажем, как эти изменения сказывались на обеспечении требуемого вентиляционного воздухообмена помещений здания. Рассмотрим пример, приведенный в Стандарте АВОК 1-2004 «Здания жилые и общественные. Нормы воздухообмена» [2]:

● общая площадь – 95 м²;

● площадь жилых помещений – 60 м²;

● объем квартиры – 280 м³;

● общая площадь окон – 10 м²;

● в квартире проживает 4 человека.

Требуемый воздухообмен составляет 140 м³/ч или примерно 163 кг/ч.

В соответствии с изменяющимися нормативными требованиями к воздухопроницаемости оконных заполнений изменялось количество наружного воздуха, поступающего в помещение через эти заполнения, которое составляет:

● 1971 год – 18∙10 = 180 кг/ч, что больше требуемой величины 163 кг/ч;

● 1979 год – 10∙10 = 100 кг/ч, что меньше требуемой величины на 40 %;

● 1998 год – 5∙10 = 50 кг/ч, что меньше требуемой величины на 70 %;

● в настоящее время – 3,5∙10 = 35 кг/ч, что меньше требуемой величины почти на 80 %.

Рис. 1. Структура потерь энергии в жилых многоэтажных зданиях массовой застройки, построенных до 1995 года

Рис. 2. Структура потерь энергии в жилых многоэтажных зданиях массовой застройки, построенных после принятия постановлений Госстроя РФ о необходимости повышения теплозащитных показателей наружных ограждающих конструкций

Таким образом, ужесточение требований к воздухопроницаемости оконных заполнений привело к нарушению принципа естественной вентиляции многоэтажных зданий – воздух в квартиры поступает через неплотности оконных заполнений – и необеспеченности требований по нормативному воздухообмену и в результате к ухудшению микроклимата помещений, а открытие фрамуг и проветривание приводит к переохлаждению помещения и увеличению теплозатрат на отопление.

Цель исследования – путь снижения затрат тепловой энергии на вентиляционный воздухообмен и улучшения параметров внутреннего воздуха; это использование искусственной инфильтрации, полученной путём внесения изменений в конструкцию ограждения, непосредственно за отопительным прибором.

Результаты исследования и их обсуждение

Авторами были произведены расчёты по определению тепловых затрат на нагрев нормируемого количества воздуха с использованием искусственной инфильтрации воздуха и по определению тепловых затрат на нагрев воздуха при проветривании помещения в течение 10 минут с помощью открытия одной фрамуги.

Полученные данные приведены в табл. 1 и 2.

Рис. 3

Таблица 1

Определение теплозатрат на нагрев нормируемого количества воздуха с использованием искусственной инфильтрации воздуха

Таблица 2

Определение теплозатрат на нагрев воздуха при проветривании помещения в течение 10 минут с помощью открытия фрамуги окна

Таблица 3

Также был сделан расчёт по определению тепловых затрат на нагрев воздуха в квартирах с площадью 85, 90 и 100 м² [1].

Заключение

По полученным данным видно, что теплозатраты на нагрев нормируемого количества воздуха, с использованием искусственной инфильтрации, составляют примерно 20–23 % от общих теплозатрат помещения, а теплозатраты при открытии фрамуги окна составляют 50–70 %.

Из вышеизложенного можно сделать вывод, что использование искусственной инфильтрации способствует снижению затрат тепловой энергии на воздухообмен и улучшению параметров микроклимата жилого помещения.

Рецензенты:

Моисеев Б.В., д.т.н., профессор, научно-исследовательский сектор, ФГБОУ ВПО «Тюменский государственный архитектурно-строительный университет», г. Тюмень;

Чекардовский М.Н., д.т.н., профессор, кафедра «Теплогазоснабжение и вентиляция», ФГБОУ ВПО «Тюменский государственный архитектурно-строительный университет», г. Тюмень.