Книги / Махов Л.М. Отопление учеб. для вузов

Исследованиями установлено, что потери давления в таких кранах Аркр должны быть не меньше максимального естественного циркуляционного давления, возникающего вслед-

ствие охлаждения воды, протекающей через отопительные приборы на верхнем этаже

где Лре.макс - максимальное естественное циркуляционное давление в двухтрубном стояке,

Па, определяемое по формуле (7.35).

При выполнении этого условия двухтрубная система с кранами повышенного гидравличе- ского сопротивления у приборов будет действовать в течение отопительного сезона ус-

тойчиво, т.е. без значительного вертикального теплового разрегулирования.

Монтажная настройка термостатического клапана и (или) отключающего крана на обрат-

ной подводке к отопительному прибору осуществляется с применением специальных диа-

грамм по методике, предоставляемой их фирмами-изготовителями.

Диаметр диафрагмы с1д, мм, в дроссельном кране можно выбрать как средний после про- ведения оценочных расчетов по формуле

где Опр - расход воды, кг/ч, в отопительном приборе, который определяют по тепловым

нагрузкам приборов, находящихся в средней зоне (по высоте) трех характерных для сис-

темы стояков.

Желательно для всех дроссельных кранов системы принимать один и тот же диаметр диа-

фрагмы. Однако при выборе ее диаметра учитывают возможность возникновения шума

при протекании через кран воды, хотя для улучшения акустической характеристики дрос- селирующую диафрагму делают конусной (со скошенной кромкой отверстия). Диаметр диафрагмы выбирают по расчету в пределах 3...6 мм и проверяют скорость движения во-

где N - номер предельного спектра (ПС) звукового давления, допустимого для помещения;

С, - КМС диафрагмы в кране, отнесенный к скорости \у.

Как уже указывалось (см. § 5.6), для жилого помещения (ПС-25) при диаметре диафрагмы в кране 3 мм скорость движения воды в подводке Оу15 должна составлять 0,1 м/с. Для по- лучения такой скорости, вычисленной по формуле (18.4), тепловая нагрузка отопительно-

го прибора при перепаде температуры воды в нем 25 °С не должна превышать 2000 Вт.

Исходя из ограничений в выборе диаметра диафрагмы в кранах, установлено: при конст-

руировании двухтрубной системы повышенной тепловой устойчивости тепловые нагруз-

ки отопительных приборов должны по возможности выравниваться. Система может при-

меняться в многоэтажных зданиях, имеющих не более восьми этажей.

При использовании дроссельных кранов повышенного гидравлического сопротивления

многоэтажные стояки можно, в отличие от обычной двухтрубной системы, выполнять из

труб малого диаметра. В 3-5-этажных зданиях допустим единый диаметр труб Е)у 15 по всей высоте стояков, в 6-8-этажных зданиях - составные стояки из труб Оу15 и 20 мм с

тем, чтобы скорость движения воды при максимальном расходе в основании стояков не

превышала предельно допустимой. При такой унификации диаметров стояков не только сокращается расход металла, но и устраняется еще один существенный недостаток тради- ционной двухтрубной системы - "телескопическое" строение стояков из труб различного

471

диаметра, в том числе значительно увеличенного в нижней их части (см. пример 8.8). По-

добное строение стояков получается вследствие применения обычного способа их гидрав-

лического расчета, фактически ориентированного на естественную циркуляцию воды в

стояках.

Гидравлический расчет двухтрубной системы повышенной тепловой устойчивости начи- нают с трех характерных для нее стояков (дальнего, среднего и ближнего к тепловому

пункту), причем проводят расчет сверху вниз, начиная с подводок к верхним отопитель-

ным приборам. Расчет выполняют по способу характеристик сопротивления (см. § 8.4 и

пример 8.15) с учетом изменения естественного циркуляционного давления. Потери дав-

ления в подводках к приборам определяют по потерям давления в диафрагмах дроссель-

ных кранов. При этом характеристику сопротивления диафрагмы в кране 8Д, ПаУ(кг/ч)2,

вычисляют по формуле

где ёд - выбранный диаметр отверстия диафрагмы в регулирующем кране, мм.

В результате гидравлического расчета стояков получают расход и перепады температуры

воды в отопительных приборах. Перепады температуры воды характеризуются постепен-

ным их уменьшением сверху вниз в каждом стояке. Находят также разность насосного давления в основании стояков как исходную величину для продолжения гидравлического

расчета участков магистралей между рассчитанными стояками и затем промежуточных

стояков.

Тепловой расчет отопительных приборов выполняют после гидравлического расчета, ис-

ходя из полученной средней температуры воды в приборах.

К достоинствам двухтрубной системы водяного отопления повышенной тепловой устой-

чивости относится также возможность ее включения в работу после окончания монтажа без проведения специального пуско-наладочного регулирования, характерного для тради-

ционной двухтрубной системы. Регулирующие краны с дросселирующей диафрагмой ис-

пользуют, как и в однотрубной системе, только для эксплуатационного (индивидуального)

регулирования теплоотдачи отопительных приборов.

§ 18.3. Однотрубная система водяного отопления с термосифонными отопи- тельными приборами

В массовом гражданском строительстве в конце текущего столетия стали сооружать зда- ния повышенной этажности, имеющие десять этажей и более. В Москве поставлено на по-

ток сооружение 22-этажных жилых зданий. Проектируются и строятся еще более высокие здания.

Для отопления в зданиях повышенной этажности устраивают вертикальную однотрубную

систему отопления с конвекторами и "опрокинутой" циркуляцией теплоносителя воды

(см. рис. 6.3). Этажестояки системы делают цельносварными, а для регулирования тепло-

отдачи отопительных приборов используют вместо регулирующих кранов воздушные

клапаны в кожухе конвекторов.

Высота таких систем водяного отопления ограничена величиной рабочего давления, до-

пустимого для отопительных приборов. При применении конвекторов, рассчитанных на

рабочее давление 1,0 МПа, предельно допустимая высота системы водяного отопления

составляет 90 м (см. § 6.3).

472

Для систем водяного отопления высотой более 90 м можно разработать конвектор, рас-

считанный на рабочее давление воды более 1,0 МПа. По расходу металла с конвектором

может конкурировать стальной панельный радиатор, обладающий более высоким (при-

мерно в 2 раза) коэффициентом теплопередачи (см. рис. 4.16.)

Выпускаемый ранее в России стальной радиатор был рассчитан на гидростатическое дав-

ление, не превышающее 0,6 МПа, подвержен внутренней коррозии, ограничивающей срок

его службы. Следовательно, конструкция стального радиатора для применения в системе

водяного отопления высотных зданий должна быть изменена. Таким стальным панельным

радиатором может быть отопительный прибор с фазовым превращением промежуточного

теплоносителя, в котором гидростатическое давление в трубах системы не передается на

стенки прибора.

Отопительный прибор с фазовым превращением промежуточного теплоносителя, рабо-

тающий по принципу термосифона, имеет отвакуумированный при изготовлении плоский

корпус со змеевиком Пу 15-20, через который пропускается греющая вода системы ото-

пления. Наружная поверхность змеевика, помещенного в нижней части корпуса, соприка-

сается с промежуточным теплоносителем (этиловым спиртом), находящимся в приборе в

количестве 1,0... 1,5 % внутреннего объема корпуса. Промежуточный теплоноситель при

этом испаряется, его пары, конденсируясь затем на внутренней поверхности корпуса, пе- редают теплоту конденсации стенкам и далее через стенки прибора помещению. Змеевик

покрыт стальной сеткой для погашения шума, возникающего при испарении промежуточ-

ного теплоносителя на его поверхности.

Давление в корпусе термосифонного прибора при температуре первичного теплоносителя

105 °С не превышает 0,10...0,12 МПа, поэтому прибор может изготовляться из листовой

стали толщиной 0,5...0,8 мм. Внутренняя коррозия не развивается из-за отсутствия возду- ха в корпусе.

Оптимальной по затрате металла является высота термосифонного прибора около 1 м, но

она может быть ограничена традиционным размером 0,6 м. При этом теплоотдача прибора уменьшается только на 5 %. При теплотехнических испытаниях прибора установлены но-

минальная плотность теплового потока 652 Вт/м2, приближающаяся к номинальной плот-

ности стальных радиаторов типа РСГ (см. § 4.6), а также заметная зависимость теплопере-

дачи от расхода воды в змеевике. Получена одинаковая теплоотдача прибора при направ-

лении движения теплоносителя воды в змеевике как сверху вниз, так и снизу вверх. Сле- довательно, термосифонные отопительные приборы целесообразно применять в системах

отопления с "опрокинутой" циркуляцией при расходе греющей воды, значительно превы-

шающем номинальные 360 кг/ч, т.е. в однотрубных системах отопления высотных зданий.

Достоинства термосифонного отопительного прибора в сравнении с существующими:

•- гладкая поверхность, облегчающая очистку ее от пыли;

•- уменьшенная масса прибора (почти на 50 %), при которой тепловое напряжение

металла возрастает до 1,7 Вт/(кг°С);

•- малая тепловая инерция.

Недостатком прибора является сложность изготовления, связанная с необходимостью ва-

куумирования и заправки корпуса промежуточным теплоносителем. Затруднительно ре-

гулирование теплоотдачи прибора, заключающееся в изменении площади змеевика-

испарителя путем осушения части его поверхности.

473

§ 18.4. Комбинированное отопление

Комбинированными принято называть системы центрального отопления с двумя теплоно- сителями, когда первичный теплоноситель (вода, пар) используют для нагревания вторич- ного (воды, воздуха). В связи с широким распространением в нашей стране централизо-

ванного водяного теплоснабжения большинство систем центрального отопления фактиче-

ски стали комбинированными - водо-водяными или водовоздушными.

В настоящее время под комбинированным отоплением стали понимать сочетание двух режимов работы системы или двух систем для отопления одного и того же помещения с

переменным тепловым режимом (см. § 15.3). Проводится также совершенствование рабо-

ты и устройства систем отопления для улучшения теплового режима помещений и сокра-

щения теплозатрат на отопление зданий. Конструктивно похожее решение встречалось и

ранее, когда для отопления периодически используемого производственного помещения предусматривались две системы отопления различной мощности: одна для рабочего пе-

риода времени, другая (дежурная) - для нерабочего.

Различают комбинированное отопление двухрежимное, двухкомпонентное, с прерыви-

стым режимом.

Двухрежимным называют отопление, работающее при различной температуре одного и

того же теплоносителя в разное время суток. Двухрежимной является система водяного отопления, в которой в рабочий период времени циркулирует вода при пониженной тем- пературе (для полезного использования внутренних тепловыделений), а в нерабочий пе- риод - при повышенной (или наоборот). Для понижения температуры включают смеси- тельный насос, для повышения - применяют прямоточную подачу теплоносителя из на- ружного теплопровода без подмешивания охлажденной воды.

Двухрежимной может быть также система воздушного отопления, совмещенная с приточ- ной вентиляцией в рабочий период времени, и рециркуляционная в нерабочий период.

Температура подаваемого воздуха в первый период ниже, чем во второй.

Двухкомпонентным считают отопление двумя системами, дополняющими одна другую для обеспечения необходимой теплоподачи в помещения. Первую систему, обычно водя-

ного отопления, называемую фоновой или базисной, устраивают пониженной мощности (например, 30 % расчетной теплопотребности рядовых помещений) для постоянного нере- гулируемого действия в течение всего отопительного сезона. Задача этой системы - выравнивать дефицит теплоты, приходящейся на единицу площади или объема рядовых и угловых, нижних и верхних однотипных помещений здания (искусственно создавать оди-

наковые удельные тепловые характеристики основных помещений).

Вторую систему водяного воздушного, газового или электрического отопления, называе- мую дозревающей, предусматривают дополнительной мощности для поддержания необ- ходимой температуры воздуха, как в рабочий, так и нерабочий периоды времени. Дейст-

вие догревающей системы автоматизируют для работы по заданной программе.

Комбинированное отопление может действовать с перерывами, и тогда тепловой режим

помещений характеризуется тремя состояниями: постоянства температуры в течение ра-

бочего времени, свободного понижения температуры при выключенной догревающей

системе и натопа помещений перед началом работы или в праздничные дни (§ 19.5). Воз-

можны также различные сочетания перечисленных видов комбинированного отопления,

когда предусматривают двухрежимную работу одной или обеих систем двухкомпонент-

ного отопления.

Для примера остановимся на использовании принципов комбинированного отопления в

системе центрального воздушного отопления многоэтажного здания.

Основными недостатками центрального воздушного отопления являются значительные

площади поперечного сечения и поверхности воздуховодов, занимающих определенный объем в здании. Из-за этого увеличиваются расход металла и стоимость системы, нагре-

тый воздух охлаждается по пути движения, возникает вертикальное тепловое разрегули-

474

рование под влиянием естественного давления. Система нуждается в совершенствовании

еще и потому, что в различные помещения подается воздух одинаковой температуры.

Можно исключить попутное охлаждение нагретою воздуха и ослабить влияние силы гра-

витации на перемещение воздуха, если при центральной обработке наружного воздуха на-

гревать его лишь до температуры помещений. В этом случае центральный подогреватель

дополняют местными нагревателями для группы или для каждого помещения.

На рис. 18.1, а дана схема использования группового нагревателя, снабжаемого воздухом,

центрально подогретым до 1В=15...20 °С, через ответвление от распределительного возду-

ховода/Воздух, дополнительно нагретый, максимально до 60 °С, выпускают под потолком

каждого помещения через регулятор подачи воздуха с шумоглушителем. В такой системе

обеспечивают групповое качественное и индивидуальное количественное регулирование.

На рис. 18.1, б показан групповой нагреватель для выпуска горячего воздуха под окнами помещений через подпольные или подвесные воздуховоды и регуляторы подачи воздуха.

Рис. 18.1. Схемы комбинированного отопления многоэтажных зданий с централизованной подачей подогретого воздуха и местным дополнительным нагреванием: а - в групповом нагревателе для выпуска воздуха под потолком помещений; б - то же, для выпуска возду- ха под окнами помещений; в - в индивидуальном нагревателе-доводчике под окном каж-

дого помещения; 1 - распределительный воздуховод; 2 - ответвление; 3 - групповой воз-

духонагреватель; 4 - шумоглушитель; 5,7 - регулятор подачи воздуха; 6 - подвесной воз- духовод; 8 -нагреватель - доводчик

Систему центрального воздушного отопления можно еще усовершенствовать, если при- менить индивидуальные водяные или электрические нагреватели - доводчики температу- ры и влажности воздуха (рис. 18.1, в), размещая их под окнами помещений. В такой сис- теме значительно повышают скорость движения воздуха (до 20.. .25 м/с) для сокращения площади поперечного сечения воздуховодов. Индивидуальные нагреватели-доводчики делают с высоким аэродинамическим сопротивлением (до 250...300 Па) и снабжают шу-

моглушителями и автоматическими регуляторами. Это придает системе аэродинамиче- скую устойчивость и способствует тепловому комфорту в помещениях.

В здании с переменным тепловым режимом (например, административном) такую систе-

му центрального воздушного отопления эксплуатируют только в рабочее время, а для

обогревания помещений в нерабочие периоды времени используют индивидуальные на-

греватели как конвекторы системы водяного или электрического отопления.

Схемы системы центрального воздушного отопления с индивидуальными нагревателями- доводчиками изображены на рис. 18.2. Система состоит из центрального агрегата для очи-

стки, увлажнения и подогревания воздуха, дополненного головным шумоглушителем для снижения уровня звукового давления, создаваемого центральным вентилятором. Магист- ральный воздуховод может быть горизонтальной камерой постоянного статического дав- ления (рис. 18.2, а) находящейся в подвальном или техническом этаже здания, или верти-

кальной шахтой (рис. 18.2, б). Распределительные воздуховоды и ответвления к доводчи-

475

кам (соответственно, вертикальные или горизонтальные) размещают в зависимости от

конструкции здания близ колонн или над подвесным потолком и дополняют вертикаль-

ным противодымным затвором (петлей) по высоте одного этажа.

Рис. 18.2. Схемы высокоскоростных систем комбинированного воздушного отопления с

доводчиками многоэтажных зданий: а - вертикальная система; б - горизонтальная систе-

ма; 1 - центральный агрегат для подготовки воздуха; 2 - шумоглушитель; 3 - вентилятор; 4 - магистральный воздуховод; 5 - распределительный воздуховод; 6 - ответвление; 7 - до-

водчик

Подобная система превращается в одноканальную систему кондиционирования воздуха

при охлаждении приточного воздуха в летнее время.

КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ И УПРАЖНЕНИЯ

1. Укажите причины, вызывающие необходимость реконструкции систем отопления зда-

ний и сооружений.

2. Составьте таблицу срока службы отдельных элементов различных систем отопления.

3. Исследуйте отклонение теплоотдачи отопительных приборов в двухтрубной системе

водяного отопления повышенной тепловой устойчивости от расчетных показателей в

течение отопительного сезона при выполнении условия (18.2).

4. Опишите физические процессы, протекающие в термосифонных отопительных прибо-

рах.

5. Исследуйте изменение теплоотдачи отопительных приборов при двухрежимной работе

однотрубной системы водяного отопления многоэтажного общественного здания, при-

соединенной по зависимой схеме со смешением воды в тепловой сети (11 =150 °С).

476

РАЗДЕЛ 8. ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ В СИСТЕМАХ

ОТОПЛЕНИЯ

ГЛАВА 19. ЭКОНОМИЯ ТЕПЛОТЫ НА ОТОПЛЕНИЕ

§ 19.1. Снижение энергопотребности на отопление здания

Основным путем экономии энергии в строительстве является возведение зданий с эффек-

тивным использованием энергии (ЗЭИЭ). ЗЭИЭ - это такое здание, в котором преду-

смотрены оптимальные на перспективу инженерные методы и средства по эффективному

использованию и экономии энергии, применению нетрадиционных теплоисточников.

Отопление обеспечивает необходимый тепловой режим зданий в зимний период года с за-

тратой около 25 % энергии в балансе страны. Поэтому в регионах с суровым и продолжи-

тельным отопительным сезоном, типичным для большей части территории России, эф-

фективное использование энергии для отопления является определяющим моментом эко-

номии ее для теплообеспечения зданий.

Последовательность проектирования оптимального отопления логически соответствует

алгоритму - последовательности проектирования при создании современного ЗЭИЭ.

После выбора расчетных внутренних и наружных климатических условий существенным

является выбор энергетически рациональных градостроительных, объемно-

планировочных и конструктивных решений здания.

Прежде всего, необходимо стремиться, чтобы здание, его теплозащитные свойства были бы в энергетическом отношении наилучшими. Нет смысла бороться за эффективное ис- пользование энергии на отопление в здании, которое имеет недостаточную теплозащиту,

плохо герметизировано. Расчеты и опыт эксплуатации здания показывают, что выгоднее в

2 раза дополнительно утеплить и герметизировать здание, чем пытаться в плохо защи-

щенном здании достичь такого же результата за счет совершенствования эффективности только системы отопления. Есть такое выражение, что самой дешевой является энергия,

которую не надо расходовать.

Рассмотрим, в чем должна заключаться оптимизация градостроительных, объемно-

планировочных и конструктивных решений здания с позиции экономии энергии для ото-

пления.

Градостроительные решения применительно к рассматриваемому вопросу связаны, преж-

де всего, с выбором формы и компактности застройки, а также места расположения ис-

точника теплоснабжения. Повышение плотности жилой застройки на 10 % обеспечивает снижение суммарной теплопотребности на 5...7 % по сравнению со стандартной застрой- кой.

Рациональное размещение потребителей теплоты относительно источника, при котором наблюдается пропорциональное снижение нагрузок по мере удаления от источника, до- полнительно обеспечивает снижение бесполезных потерь еще на 15...20 %.

Энергоэкономический эффект, достигаемый только за счет отмеченных градостроитель- ных решений, оказывается существенным. При этом обеспечиваются дополнительные

экономические и технологические преимущества, например, на 2...3 % снижается мате-

477

риалоемкость, а также повышается надежность системы энергообеспечения за счет со- кращения ее общей протяженности.

Существенное сокращение потерь теплоты на отопление обеспечивает рациональная аэ-

родинамика застройки. В частности, при уменьшении скорости ветра в зоне застройки

можно сократить в 2...3 раза инфильтрационные теплопотери зданиями, что равноценно

экономии 0,1 кг условного топлива на 1 м2 в год. В этих целях могут быть использованы

специальные ветроломные щиты в виде лесонасаждений, рациональное строительное зо-

нирование застройки по этажности со снижением обдуваемости отдельных зданий и дру-

гие приемы. Градостроительные решения применительно к рассматриваемому вопросу

связаны также с выбором ориентации здания по сторонам горизонта и его положения в за-

стройке. На юге предпочтительна широтная, на севере - меридиональная ориентация зда-

ний с целью использования теплоты солнечной радиации для отопления и во избежание

перегрева зданий в летнее время. Считается, что переход от одной ориентации к другой приходится на широту, где продолжительность отопительного сезона около 200 сут.

Выбор положения здания в застройке с точки зрения энергоэффективности связан с на- правлением доминирующих ветров зимой, косыми осадками на вертикальные ограждения,

экранирующим действием и затенением солнечной радиации рядом расположенными зда- ниями, разрывами между ними.

Объемно-планировочные решения существенно влияют на энергопотребности отопления

здания. Форма здания должна быть компактной, надо стремиться к минимальному отно-

шению площади наружных ограждений к объему помещения. Идеальной формой является

сфера, хорошей - куб или широкий параллелепипед, хуже - узкие и длинные здания или в виде высокой башни. Фасады здания не должны быть изрезанными, не желательны встро-

енные заглубленные лоджии и эркеры.

Экономию энергии обеспечивает блокировка различных цехов и помещений в одном кор-

пусе. Блокировка промышленных цехов может давать экономию теплоты до 30...40 %.

Предпочтительным является сблокированное здание с широким корпусом, многоэтажное,

с неизрезанными, гладкими фасадами.

При планировке здания важно правильно расположить помещения различного назначения в зависимости от ориентации фасадов. Основные помещения, как правило, целесообразно размещать со стороны южного фасада, второстепенные - северного. С точки зрения ком-

фортности микроклимата желательно увеличивать высоту помещений, предназначенных для постоянного пребывания людей.

К объемно-планировочным мероприятиям относится организация аэрации здания. Воз- можно устройство квартир с односторонней ориентацией или квартир со сквозным про- ветриванием при двух- и трехсторонней ориентации. Необходима защита входных дверей и вестибюлей здания от врывания холодного наружного воздуха. Целесообразно исполь-

зовать лестничные клетки, лифтовые холлы, коридоры для организованного перетекания

воздуха в здании с целью утилизации теплоты. Возможно устройство специальных аэра-

ционных шахт и проемов. В последнее время в зданиях применяются атриумы, которые

используются как воздушные резервуары для снижения воздухообмена, организации пе-

ретекания воздуха, а также как накопители для утилизации теплоты с помощью тепловых

насосов, аккумуляторов и др. Аэрационный режим может быть во времени непрерывным,

прерывистым с дневным или ночным проветриванием.

478

Основную роль в формировании теплового режима здания играют конструктивные сред-

ства. Ограждения должны обладать высокими теплозащитными свойствами, герметично- стью, их внутренние поверхности - свойством сорбировать и десорбировать пары и газы. Основные теплозащитные свойства определяются сопротивлением теплопередаче и теп-

лоустойчивостью, которые принимаются в зависимости от назначения здания и способа

его отопления.

Фундаментальные здания должны иметь теплоустойчивые ограждения с высоким сопро-

тивлением теплопередаче. Здания для непродолжительной эксплуатации могут иметь ог-

раждения с минимальным сопротивлением теплопередаче и малой тепловой инерцией.

Здания с эффективным использованием энергии должны иметь повышенную теплоизоля-

цию, т.е. быть "зданием-термосом" с теплоустойчивыми внутренними слоями ограждений,

обращенными в помещение.

В энергоэкономичных зданиях коэффициент теплопередачи стен и перекрытий должен

быть уменьшен по сравнению с обычными решениями в 3...4 раза, т.е. до 0,3...0,4

Вт/(м2-°С). Окна по возможности должны быть со стеклопакетами, заполненными инерт-

ным газом, с селективными покрытиями стекол, препятствующими пропусканию длинно-

волнового излучения из помещения, оконные переплеты - с двойным (тройным) уплотне-

нием. Следовательно, коэффициент теплопередачи окон может быть уменьшен в 2...3

раза, т. с. до 1,5 Вт/(м2-°С) и ниже.

Теплоустойчивые внутренние слои должны выполнять функцию аккумуляторов теплоты

при различных решениях регенерации теплоты в помещении. Кроме того, функции реку-

ператоров теплоты могут выполнять окна и ограждения с вентилируемыми воздушными

прослойками, вентилируемые чердаки. Для регенерации теплоты могут также использо-

ваться перекрытия, подполья и грунт под зданием. С этой же целью начинают проектиро- вать здания в оболочке-футляре. Перспективной является конструкция наружных ограж-

дений с термоэлектрическими элементами в толще и развитыми теплообменными поверх- ностями с наружной и внутренней стороны. Они работают как термоэлектрические тепло- вые насосы, утилизирующие энергию окружающей среды. Рациональны конструкции на-

ружных ограждений в виде солнечных коллекторов и абсорберов (§ 20.2). Наружные по-

верхности ограждений должны иметь такие радиационные свойства, чтобы зимой активно

поглощать коротковолновую солнечную радиацию и слабо отдавать длинноволновую ра-

диацию в окружающую среду.

Основные теплопотери в здании приходятся на окна, поэтому большую роль играет сте-

пень остекленности фасадов зданий. Обычно ее стремятся сократить до минимальной по

условию допустимой естественной или смешанной (естественно-искусственной) осве-

щенности помещений. Однако при хорошей теплозащите окон и их экранировании от воз-

действия солнца летом оптимальная остекленность с учетом использования солнечной

энергии для отопления, особенно в весенне-осенние периоды, может заметно превосхо-

дить минимально допустимую по условию освещенности. Следует также использовать многослойное остекление с применением селективных, отражающих, поглощающих и утепленных стекол, а также постоянных и временных теплозащитных экранов в виде мо- нопанелей, ставней и др. Рациональное применение совокупности рассмотренных градо-

строительных, объемно-планировочных и конструктивных мер может значительно (в

1,5...2 раза) снизить потребность энергии для отопления зданий.

Перспективными с точки зрения экономии энергии являются наружные ограждения с пе-

ременным сопротивлением теплопередаче. Сопротивление можно варьировать в зависи-

мости от наружных климатических воздействий. Теоретически возможно ограждение, в

479

котором сопротивление теплопередаче может изменяться от нуля до бесконечности. В большинстве случаев вполне достаточно обеспечить такое изменение теплозащитных свойств, при котором на внутренней поверхности ограждения поддерживается допустимая

температура в любой момент времени. Примером такого ограждения может служить кон-

струкция двойного окна, межстекольное пространство которого ночью заполняется с по-

мощью вакуум-насоса элементами из пенополистирола, В дневные часы дополнительная

теплоизоляция удаляется, и солнечная радиация свободно проникает в помещение. По-

добный эффект достигается путем вентилирования межстекольного пространства внут-

ренним воздухом, расход которого регулируется в зависимости от наружных условий.

Регулирование теплозащитных свойств ограждения возможно также путем изменения лу-

чистой и конвективной составляющих теплового потока на его внутренней поверхности. В

первом случае необходимый эффект достигается облучением конструкции потоком тре-

буемой интенсивности, например, с помощью горелок инфракрасного излучения. При

этом исходное сопротивление теплопередаче конструкции может быть принято намного

меньше требуемого, что существенно снижает капитальные затраты. Такое решение эко-

номически оправданно для зданий сезонного действия. Во втором случае регулирование

конвективного теплового потока на внутренней поверхности обеспечивается с помощью

тепловоздушных завес в виде плоских полуограниченных струй.

Активное регулирование теплового потока через ограждение можно обеспечить путем его

порогового проветривания. При этом наблюдается рекуперация теплового потока через

ограждение, интенсивность которой регулируется потоком фильтрующегося воздуха. Та-

кое решение целесообразно для вентилируемых зданий, оно позволяет снижать расходы

теплоты на отопление на 40...60 %.

Конструкция наружного ограждения может быть выполнена с тепловым экраном. Тепло- вой экран, расположенный ближе к наружной поверхности ограждения, обеспечивает в плоскости расположения повышенную температуру за счет циркуляции низкотемператур-

ного теплоносителя (например, грунтовой воды). Теплопотери через экранированное ог-

раждение снижаются до 2...3 раз, а циркуляция теплоносителя возможна за счет гравита-

ционных сил.

Применение этих мероприятий особенно необходимо в ЗЭИЭ, где их использование со-

вместно с солнечными коллекторами или абсорберами, суточными, недельными и сезон-

ными аккумуляторами теплоты и тепловыми насосами (§ 19.3) может снизить потребность

в подводимой извне энергии для целей отопления в 3...4 раза.

Существенное снижение энергопотребности на отопление зданий может быть достигнуто

при использовании автоматической системы управления (АСУ) работой инженерного оборудования здания. Структурная схема АСУ работой инженерного оборудования зда- ния состоит из нескольких взаимосвязанных блоков:

измерительного, включающего датчики регулируемых и нерегулируемых парамет-

ров;

устройства преобразования сигналов и сигнализаторы их значений;

пульта управления, ЭВМ и коммутаторов, служащих для сбора, обработки данных наблюдений и подачи команд; исполнительного блока, управляющего работой, в том числе системы отопления.

Работа АСУ тепловым режимом на ряде объектов общественного и промышленного на-

значения в Москве показала их высокую эффективность, обеспечивающую экономию

480