Рекомендации по применению современных технологий и материалов для теплоснабжения зданий

РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПРИМЕНЕНИЮ СОВРЕМЕННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ И МАТЕРИАЛОВ.

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ.

Целесообразность применения тех или иных тех­нических решений энергоэффективных систем те­плоснабжения зданий определяется целым рядом условий.

В их числе:

• вид строительно-монтажных работ (новое строи­тельство, реконструкция здания с частичным изменением функционального назначения от­дельных помещений, капитальный комплексный ремонт, выборочный ремонт с частичной или полной заменой инженерных систем),

• географическое положение объекта, климатиче­ские и гидрогеологические условия,

• тип существующей системы теплоснабжения (централизованная или децентрализованная, с раздельным или с комбинированным производ­ством тепловой и электрической энергии),

• характер окружающей застройки (этажность зданий, плотность застройки и др.),

• вид сжигаемого топлива (газ, уголь, мазут, дре­весные отходы и др.),

• степень износа инженерных систем (котельные, тепловые сети и др.).

Наибольшее количество вариантов при определе­нии целесообразности применения тех или иных технических решений энергоэффективных систем теплоснабжения зданий оказывается возможным рассматривать при новом строительстве.

В этом случае требуется совместная работа архитектора-градостроителя и специалиста по ар­хитектуре инженерных систем для того, чтобы вы­бранные архитектурно-градостроительные, плани­ровочные и инженерные решения позволили бы достичь максимальной энергоэффективности зда­ния с минимизацией затрат на общестроительные и строительно-монтажные работы по сооружению инженерных систем. Архитектурно-градостроительные решения должны быть направлены при этом на максимальное использование положительного и нейтрализацию отрицательного воздействия наруж­ного климата на тепловой баланс здания, а инже­нерные системы - на организацию системы микро­климата здания с наименьшими затратами энергии.

Общий достигаемый эффект определяется здесь как мастерством архитектора, так и специа­листами по теплоснабжению.

Архитектор при новом строительстве имеет возможность выбора оптимального местоположе­ния здания, остекления, конструкции и материалов наружных ограждений.

В обязанности инженера входит выбор источ­ника теплоснабжения, системы отопления, венти­ляции и горячего водоснабжения, системы авто­матического управления инженерным оборудова­нием здания.

При реконструкции зданий или жилых кварта­лов возможное влияние архитектора на снижение энергетических затрат уменьшается по сравнению с новым строительством, так как в данном случае существенно ограничивается возможность по вы­бору оптимального расположения вновь возводи­мого здания, например встраиваемого внутри су­ществующего квартала, сточки зрения минимиза­ции воздействия метеорологических факторов на его тепловой режим.

При реконструкции 5-этажных зданий первых массовых серий значительный энергосберегающий эффект дает реализация идеи вторичной застрой­ки без сноса существующих домов путем возве­дения на их месте новых ширококорпусных 9-ти, 11 -ти и 17-этажных зданий. В их объемно-планиро­вочную структуру включаются существующие дома с одновременной их реконструкцией и вы­равниванием жизненного цикла старых и новых частей зданий вторичной застройки.

При выборочном ремонте с частичной или пол­ной заменой инженерных систем решение задачи энергосбережения полностью ложится на плечи инженера.

Влияние географического положения объекта, климатических и гидрогеологических условий мож­но проиллюстрировать следующими примерами.

В городах с большой плотностью застройки и, особенно, со сложившейся инженерной инфраструк­турой предпочтение, как правило, следует отдавать системам централизованного теплоснабжения от крупных теплоэлектроцентралей, в том числе рас­положенных за пределами городской черты.

В городах или отдельных районах городов с малой теплоплотностью целесообразно приме­нять децентрализованные системы теплоснабжения с предпочтительным использованием в качестве источников энергии когенерационных установок. Применение автономных систем теплоэлектроснабжения оказывается практически единственно воз­можным решением в географически удаленных и труднодоступных районах.

В южных районах страны, особенно в местах с большим количеством безоблачных дней (чис­лом часов солнечного сияния), значительно более широкое распространение должны получить поли­валентные (гибридные) системы отопления и горячего водоснабжения с солнечными коллекторами, пиковыми котлами на органическом топливе и ак­кумуляторами тепла.

Методические рекомендации по применению поливалентных систем с использованием тепла солнечной и ветровой энергии, тепла окружающей среды (с помощью тепловых насосов), геотермального тепла изложены ниже.

При определении возможного размера эконо­мии топливно-энергетических ресурсов в системе теплоснабжения здания, его нельзя рассматривать изолированно от всей технологической системы: производства, транспортировки, распределения и потребления тепловой энергии. Количество топли­ва, полезно расходуемого на отопление и горячее водоснабжение конечных потребителей, определя­ется в зависимости от эффективности работы теп­лового источника и от тепловых потерь в системе теплоснабжения и теплопотребления.

Энергоэффективность здания как объекта теп­лопотребления зависит от эффективности функцио­нирования всех звеньев систем теплоснабжения: источника тепла, тепловых сетей, тепловых пунк­тов, внутридомовых систем отопления и горячего водоснабжения.

Оно может быть рассчитано из уравнений теп­лового баланса после оценки значений его составляющих.

1.1. Исходные зависимости для расче­та теплового баланса здания.

Теплоснабжение жилых кварталов и отдельных жилых домов осуществляется либо от источников с раздельным производством тепловой и электрической энергии, либо от когенерационных устано­вок.

В первом случае источниками тепловой энергии могут быть:

• крупные котельные, снабжающие теплом район города;

• квартальные либо групповые котельные;

• домовые котельные (подвальные, пристроенные, крышные);

• индивидуальные (квартирные теплогенераторы). Во втором случае тепло может поступать либо от городских теплоэлектроцентралей, либо от мини - и микро-ТЭЦ, обеспечивающих теплоснабжение кварталов или отдельных зданий.

Для оценки теплового баланса жилого здания введем следующие условные обозначения:

∑Q_wn - нормируемые теплопотери через ограждаю­щие конструкции зданий, ккал/ч;

∑Q_wp - фактические теплопотери через ограждаю­щие конструкции зданий, ккал/ч;

Q₅- мощность теплового источника, ккал/ч;

Qⁿ_s- низшая теплотворная способность топлива, ккал/кг;

B_ss - требуемый часовой расход топлива на тепло­снабжение на теплоисточнике при раздельном про­изводстве, кг/ч;

В_es - требуемый часовой расход топлива на элек­тростанции при раздельном производстве, кг/ч;

В_c - требуемый часовой расход топлива при ком­бинированном производстве, кг/ч;

η_b - коэффициент, характеризующий размер сверх­нормативных потерь через ограждающие конструк­ции здания;

η₁ - коэффициент полезного использования топли­ва теплового источника;