4.2.2. Методы уменьшения энергопотребления зданий

Рис. 4. Примерные потери теплоты в процентах в традиционных домах.

Основные способы повышения эффективности использования теплоты в здании основаны на оптимизации выбора:

- формы здания, от которой сильно зависит удельная тепловая характеристика каждого здания (наименьшие теплопотери имеют конструкции шарообразной, а затем кубической формы, так как у них наименьшие величины удельной по­верхности на единицу объема);

- тепловой изоляции всех наружных ограждающих конструкций здания (стен, окон, дверей, чердачных и подвальных перекрытий, полов первых этажей);

- типов окон и наружных дверей;

- ставней на окнах;

- способов уменьшения инфильтрации воздуха в помещения;

- методов защиты наружной поверхности зданий от ветра;

- методов и технических средств для регенерации теплоты.

Рис. 5. Основные элементы, делающие дом энергоэффективным.

В небольших населенных пунктах и в сельской местности эффективными мероприятиями в целях энергосбережения могут быть:

Рис. 6. Некоторые возможные варианты утепления дома.

1 – установка приборов учета и автоматического контроля расхода тепло­вой энергии везде, где это возможно (счетчики тепла в индивидуальных тепло­вых пунктах, на узлах ввода, в котельных и т. д.), что повышает мотивацию экономить топливно-энергетические ресурсы;

2 – применение энергоэффективных конструкций печей и ко­тельных установок, так как традиционные русские печи имеют КПД около 45%, хотя много десятилетий есть конструкции многофункциональных энергосберегающих печей, более удобные и имеющие в 2 раза больший КПД, то есть как лучшие котельные установки;

3 – повышение эффективности эксплуатации котельных установок и теп­ловых сетей за счет современных технических решений;

4 – применение современных методов и средств для предотвращения снижения эффективности использования топлив­но-энергетичес-ких ресурсов, особенно предотвращения накипеобразования в котельных установках и теплообменниках (рис. 7), аварий в системах тепло- и энерго­снабжения и ускорения их обнаружения и ликвидации.

При работе теплотехнического оборудования (котлов, теплообменников, испарителей, охладителей и т.п.) на поверхностях нагрева образуются отложения накипи (СаСО₃, MgCO₃, CaSiO₃, окислов железа и др.). Отложения в трубах и коррозия металла, возникающие из-за содержащихся в воде солей кальция и магния, растворенного углекислого газа и кислорода – самая распространенная проблема, с которой приходится сталкиваться в быту и в про­мышленности.

Н акипь создает боль­шое термическое со­противление тепловому потоку, что ведет к сни­жению коли­чества проходящего теплоноси­теля через теплообменник из-за уменьше­ния про­ходного сечения трубопроводов, темпера­туры теплоносителя и теплопроводности системы отопле­ния. То есть уменьшается теплоот­дача и пропускная способность труб. Тем­пе­ратура в помещении падает, для повыше­ния температуры приходится увеличивать рас­ход топлива на котельных установках.

Рис. 7. Накипь на различных теплообменных поверхностях.

Как показывает практика, после 10 лет экс­п­луатации многие трубопроводы систем ото­пле­ния могут быть забиты отложениями до 50%. Напри­мер, если толщина отложений состав­ляет 1 мм, то расход топлива увеличива­ется на 3-4%. Образование накипи приводит к перерас­хо­ду топлива и к выходу теплотехнического обо­рудо­вания из строя. За сезон эксплуатации в кот­лах и теплообменниках образуется накипь толщи­ной от 1,5 мм до 4 мм.

Ультразвуковой метод предотвращения накипеобразования основан на том, что при воздействии на воду ультразвуковых колебаний образуется множество пос­тоянно смещающихся центров кристаллизации, что затрудняет рост, и осажде­ние кристаллов накипи на теплообменных поверхностях оборудова­ния. В слое накипи под воздействием ультразвуковых колебаний образуются микротре­щины, которые, накапливаясь, приводят к разрушению имевшихся отложе­ний и очистке оборудования. Шлам удаляется с током воды. Данный метод самый эффективный и универсальный из безреа­гентных физических методов, он экономичен, экологичен, безопа­сен для оборудования и персонала.

Более компактное здание, которое расходует меньше энергии на ото­пление, обеспечивает более комфортную среду обитания. Изоляция уменьшает влияние холодных стен. Зимой внутренняя поверхность плохо теплоизолиро­ванных наружных стен может быть значительно ниже, чем поверхность хорошо теплоизолированных стен. Изоляция повышает температуру внутренних по­верхностей стен и люди чувствуют себя комфортнее без дополнительных затрат на отопление. Тело человека, находящегося в окружении холодных стен, пола и потолка, теряет теплоту слишком быстро, поэтому человек чувствует хо­лод и дискомфорт. Летом условия меняются и нагретые поверх­ности стен затрудняют поддержание про­хлады. Это повышает расход энергии.

Шторы должны быть открыты в течение дня, чтобы пропускать солнеч­ный свет в здание (разумеется, это не относится к окнам, обращенным на се­вер), а ночью шторы должны быть закрыты. Намного эффективнее штор внут­ренние изолирующие ставни, обеспечивающие плотное закрывание окон и по­вышение их термического сопротивления. При открытии окон и дверей следует принять все меры, чтобы уменьшить количество холодного наружного воздуха, поступающего через проемы в зданиях. Уплотнение дверей, окон и других про­емов может быть наи­лучшим методом экономии энергии (рис. 9).

Перерасход теплоты в зданиях происходит, в основном, из-за:

- пониженного по сравнению с расчётным сопротивлением теплопередачи ограждающих конструкций;

- перегрева помещений, особенно в переходные периоды года;

- потери теплоты через неизолированные трубопроводы;

- повышенного воздухообмена в помещениях нижних этажей.

Рис. 8. Некоторые возможности экономии тепловой энергии.

В числе важнейших направлений экономии энергии на перспективный период необходимо выделить следующие:

- развитие систем управления энергоустановками с использованием современных автоматизированных систем управления;

- использование всех видов вторичных энергетических ресурсов;

Рис. 9. Возможности энергосбережения в подъезде многоэтажного дома.

- увеличение доли ТЭЦ, обеспечивающих комбинированную выработку электрической и тепловой энергии;

- улучшение теплотехнических характеристик ограждающих конструкций жилых, административных и промышленных зданий;

- совершенствование конструкций источников теплоты и теплопотребляющих систем.

Оснащение потребителей теплоты средствами контроля и регулирования расхода позволяет сократить затраты энергоресурсов не менее, чем на 10 - 14%. А при учёте изменения скорости ветра – до 20%.

Применение систем пофасадного регулирования отпуска теплоты на отопление даёт возможность снизить расход теплоты на 5-7%.

За счёт автоматического регулирования работы центральных и индивидуальных тепловых пунктов и сокращения или ликвидации потерь сетевой воды достигается экономия до 10%.

С помощью регуляторов и средств оперативного контроля температуры в отапливаемых помещениях можно стабильно выдержать комфортный режим при одновременном снижении температуры на 1-2 ^оС. Это даёт возможность экономить до 10% топлива на отопление.